Bit quntico pode ser configurado para guardar ou para processar dados

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Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 01/02/2021

Nanofios feitos de germnio e silcio conectados por eletrodos conhecidos como portas lgicas (dourado). Tenses aplicadas s portas levam formao de qubits de spin individuais (setas azuis e vermelhas) que podem ser manipulados por sinais de micro-ondas (pulso azul). Em um modo, o qubit lento e a informao quntica mais estvel (spin azul). No outro, o qubit pode ser alterado rapidamente (spin vermelho).[Imagem: Universidade da Basileia/Departmento de Fsica]

Armazenar ou processar

Um novo tipo de qubit – o bit dos computadores qunticos – oferece uma vantagem at agora imbatvel: Ele pode ser configurado eletricamente para assumir um de dois modos bem distintos de comportamento e operao.

No primeiro modo, ele fica estvel e armazena dados com confiabilidade; e, no segundo modo, ele fica pronto para efetuar clculos muito rapidamente, trocando de valores em alta velocidade.

A inovao tira proveito de modo criativo de uma das maiores dificuldades em lidar com os qubits: o fato de que eles so muito frgeis e perdem os dados muito facilmente.

Qubit de spin

Florian Froning e seus colegas das universidades da Basileia (Sua) e Tecnolgica de Eindhoven (Pases Baixos) criaram esses qubits versteis usando “spins de lacunas”.

Lacunas so os portadores de cargas positivas, assim como os eltrons so portadores de cargas negativas – uma lacuna surge sempre que um eltron retirado, o que torna fcil entender o nome da carga positiva, essencialmente a “ausncia” de um eltron.

Froning criou as lacunas conforme ele retirava deliberadamente eltrons de uma liga semicondutora de silcio e germnio disposta em um fio unidimensional de apenas 20 nanmetros. Assim como um eltron, uma lacuna tambm tem um spin, ou momento magntico, que pode assumir dois estados, para cima e para baixo – anlogo aos valores 0 e 1 nos bits clssicos.

No novo tipo de qubit, esses spins podem ser seletivamente acoplados – por meio de um fton, por exemplo – a outros spins, ajustando suas frequncias ressonantes. Isso crucial para construir computadores qunticos com um elevado nmero de qubits.

Qubit de alta velocidade

Em seu modo normal, o qubit pode assumir seu estado de spin de forma muito estvel, armazenando seu dado por longos perodos. Mas ele pode ento ser chaveado muito rapidamente usando um pulso eltrico.

“O spin pode ser girado de forma coerente, de ‘para cima’ para ‘para baixo’ em apenas um nanossegundo. Isso permite at um bilho de chaveamentos por segundo. A tecnologia de qubit de spin, portanto, j est se aproximando das velocidades de clock dos computadores convencionais de hoje,” disse o professor Dominik Zumbuhl, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Artigo: Ultrafast hole spin qubit with gate-tunable spin-orbit switch functionalityAutores: Florian N. M. Froning, Leon C. Camenzind, Orson A. H. van der Molen, Ang Li, Erik P. A. M. Bakkers, Dominik M. Zumbhl, Floris R. BraakmanRevista: Nature NanotechnologyDOI: 10.1038/s41565-020-00828-6

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