Computao quntica fica mais prxima da eletrnica convencional

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 11/07/2024

Defeitos muito teis

Ser muito mais fcil construir a futura internet quntica se pudermos aproveitar as tecnologias e infraestruturas de telecomunicaes existentes.

Isso gerou um grande esforo – com frutos interessantes – para usar o silcio para enviar e armazenar informaes qunticas em comprimentos de onda de telecomunicaes, amplamente utilizados nas redes de fibras pticas.

Uma das ideias mais promissoras consiste no uso de defeitos cristalinos no silcio, a exemplo do que j vem sendo feito com diamantes, cujos defeitos cristalinos podem ser usados como qubits para computadores qunticos.

Defeitos qunticos, tambm conhecidos como centros de cores ou emissores qunticos – no diamante os mais estudados so chamados de vacncias de nitrognio – so imperfeies nas redes cristalinas que podem capturar eltrons. Quando esses eltrons so atingidos por um laser, eles emitem ftons em comprimentos de onda especficos. Os defeitos no silcio mais interessantes para comunicaes qunticas so conhecidos como centros G (emitem cor verde) e centros T (a letra T vem do nvel de energia associado ao defeito, e no da cor da luz emitida). Quando esses defeitos prendem eltrons, esses eltrons emitem ftons em um comprimento de onda chamado banda O, que amplamente utilizada em telecomunicaes.

Agora, pesquisadores conseguiram pela primeira vez medir, interagir e controlar esses centros de cor no silcio, abrindo caminho para a criao de componentes que funcionem com base neles e lancem as informaes qunticas diretamente nas redes de fibras pticas.

Diodo integrado aos centros G de silcio – o “G” vem do termo alemo para verde (grn).
[Imagem: Aaron M. Day et al. – 10.1038/s41467-024-48968-w]

Controle de qubits com eletrnica

O dispositivo usa um diodo eltrico simples, um dos componentes mais comuns em toda a eletrnica, para manipular qubits dentro de uma pastilha de silcio comercial. Usando este dispositivo, os pesquisadores conseguiram explorar como o defeito responde s mudanas no campo eltrico, sintonizar seu comprimento de onda dentro da banda de telecomunicaes e at mesmo lig-lo e deslig-lo, fazendo-o funcionar como um transstor, ou uma clula de memria binria.

“Uma das coisas mais entusiasmantes sobre ter esses defeitos no silcio que voc pode usar componentes bem conhecidos, como diodos, neste material familiar para entender um sistema quntico totalmente novo e fazer algo novo com ele,” disse o pesquisador Aaron Day, da Universidade de Harvard, nos EUA.

Os pesquisadores tambm descobriram que, usando um campo eltrico local, possvel ajustar os comprimentos de onda emitidos pelo defeito, o que importante para redes qunticas, nas quais diferentes sistemas precisam ser alinhados para falarem uns com os outros.

“Ns descobrimos que a forma como modificamos o ambiente eltrico para os defeitos tem um perfil espacial, e podemos film-lo diretamente, vendo as mudanas na intensidade da luz emitida pelos defeitos,” contou Day. “Usando muitos emissores e obtendo estatsticas sobre seu desempenho, agora temos uma boa compreenso de como os defeitos respondem s mudanas em seu ambiente. Podemos usar essas informaes para construir os melhores ambientes para esses defeitos em dispositivos futuros.”

Outras notcias sobre: