Cientistas da Universidade de New South Wales (UNSW) em Sydney, Austrália, conseguiram um avanço tecnológico que pode levar à criação de computadores quânticos em 10 anos ou menos, segundo estimativas dos autores de um novo estudo neste campo, publicado no Science Advances.
Chamada de “a parte do quebra cabeça que faltava”, a nova técnica basicamente libera espaço e reduz drasticamente o calor gerado pelo controle dos qubits — a unidade básica da computação quântica —, permitindo que mais deles sejam usados em proximidade e aumentando o grau de complexidade computacional atingido.
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Um dos maiores problemas da computação quântica é justamente o uso de fiação próxima aos qubits, algo necessário para manter o controle magnético das unidades. Isso permite que você controle apenas alguns poucos qubits, já que o controle magnético se degrada conforme as distâncias aumentam. Se você quiser aumentar o volume de qubits, precisa de fiação maior, o que ocupa mais espaço e gera mais calor. E como qubits necessitam operar em temperaturas abaixo de -270ºC (Celsius), isso se mostra um problema bem grande.
É aí que entra o doutor Jarryd Pla, da Escola de Engenharia Elétrica e Telecomunicações da UNSW. Ele e sua equipe criaram um método que elimina a necessidade de fios, o que se converte em mais espaço disponível para a adição de qubits e, ao mesmo tempo, mantém a temperatura dentro do necessário para esse método de trabalho.
“Primeiro, nós removemos os fios próximos aos qubits e criamos uma nova forma de entregar campos de controle magnético sobre todo o sistema por microondas. A princípio, nós conseguiríamos fazer isso, em tese, com até quatro milhões de qubits”, disse o Dr. Pla. O novo método consiste em um dispositivo chamado “ressonador dielétrico” — essencialmente, um prisma que focaliza as frequências das microondas em um espaço menor que um milímetro.
“Com o ressonador, nós agora temos uma conversão mais eficiente de microondas que controla a rotação de todos os qubits no chip”, explicou o especialista. “Há duas inovações: a primeira é a de que não precisamos dedicar tanta energia para termos uma direção poderosa dos qubits, o que significa que não geramos muito calor. A segunda é a de que o campo fica uniforme por todo o chip de silicone, então milhões de qubits possuem o mesmo nível de controle”.
Após conceitualizar o modelo, o Dr. Pla e sua equipe procuraram o professor Andrew Dzurak, também da USNW, a fim de colocar a teoria em prática. “Nós ficamos muito empolgados quando o experimento se provou bem-sucedido”, disse Dzurak. “Esse problema de como controlar milhões de qubits vinha me preocupando há muito tempo, já que era o principal obstáculo para construir um computador quântico completo”.
Com a descoberta, os cientistas estimam que a criação de processadores quânticos que possam ser comercialmente aplicada na solução de problemas complexos será possível em menos de 10 anos. Após isso, os processadores podem avançar a ponto de adquirirem capacidade de analisar modelos problemáticos de escala global, como a criação de novas vacinas ou solucionar o aquecimento global.
Os cientistas, porém, reconhecem que ainda há outros desafios a serem superados antes disso: “Ainda temos impedimentos de engenharia a serem resolvidos antes que processadores com um milhão de qubits possam ser feitos, mas agora, finalmente temos uma forma de controlá-los”, disse o Dr. Pla.
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