Avanço tecnológico pode trazer computadores quânticos em menos de 10 anos

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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.

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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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