Novo método abre caminho para processadores quânticos de diamante

Novo método abre caminho para processadores quânticos de diamante


Uma equipe de pesquisadores publicou recentemente um artigo detalhando uma maneira de usar a estrutura atômica de diamantes para criar processadores quânticos. A pesquisa dos cientistas indica que os diamantes poderão ser tão importantes para os processadores quânticos quanto o silício é para os processadores atuais.
O método detalhado pelos pesquisadores aproveita o fato de que diamantes têm algumas falhas nas quais um elétron fica "solto" e isolado dos átomos próximos. Nessas regiões, os elétrons têm condições praticamente ideais para armazenar informação quântica. Os cientistas desenvolveram um método por meio do qual é possível ligar várias dessas regiões, de maneira que cada um desses elétrons sirva como um "bit" do processador quântico - eles recebem o nome de "qubit".
Especial por conta de seus defeitos
Diamantes são estruturas formadas inteiramente por carbono. Cada carbono se liga a quatro vizinhos, criando uma estrutura extremamente rígida que conduz calor muito bem e não conduz eletricidade. No entanto, em alguns locais, átomos de nitrogênio se alojam nessa estrutura.
Como cada átomo de nitrogênio se liga apenas a três outros átomos, um dos carbonos vizinhos dele fica com um elétron sobrando. Esse elétron não pode se ligar nem ao carbono nem ao nitrogênio, e por isso fica vagando em uma posição indeterminada entre os dois, isolado do resto da estrutura.
Esse elétron é ideal para armazenar informação. Os elétrons têm uma propriedade chamada "spin", que é basicamente o lado para o qual ele gira. O "spin" do elétron pode ser mudado (e aferido) por luz e por magnetismo, que são métodos já utilizados nos computadores atuais. Leitores de CDs e DVDs, por exemplo, usam luz; dispositivos de armazenamento em disco, como HDs, usam magnetismo. Como o elétron fica isolado do resto do ambiente, nada seria capaz de mudar a informação gravada nele.
Os defeitos certos
No entanto, nem todos os defeitos dos diamantes têm essa propriedade particular. Foi nesse ponto que a pesquisa dos cientistas se focou. De acordo com o Ars Technica, os pesquisadores desenvolveram um método de criar estruturas tridimensionais de carbono e nitrogênio que tenham exatamente essa peculiaridade em locais conhecidos.
Em seguida, usando um conjunto de espelhos e lentes, eles conseguiriam fazer com que vários desses elétrons livres se associassem de maneira semelhante a transistores em um processador. Cada um dos elétrons funcionaria como um qubit, e seria possível ler e escrever informações em todos eles de uma vez só por meios já conhecidos.
Melhorando os defeitos
O processo desenvolvido pelos cientistas, contudo, ainda precisa ser aperfeiçoado. Segundo o artigo, ele ainda gera imperfeições em locais nos quais elas não são desejadas. Além disso, nem todos os centros de elétrons livres gerados por esse método têm as mesmas propriedades, o que significa que eles ainda não poderiam ser todos manipulados da mesma forma.
Ainda assim, trata-se de uma forma de superar alguns dos principais defeitos dos atuais processadores quânticos. Detectar erros em processadores quânticos ainda é extremamente difícil, e o fato de que esse método deixa os qubits isolados é um enorme avanço nesse sentido.
Google e NASA são algumas das empresas que já estão explorando as possibilidades da computação quântica. A área, no entanto, ainda está em fase altamente experimental: o maior processador quântico do mundo atualmente tem apenas 2.000 qubits. Embora seja um número ínfimo comparado ao dos processadores tradicionais, ele tem uma vantagem interessante: nos processadores atuais, cada bit pode assumir valor 1 ou 0; no processador quântico, os qubits podem ser 1, 0 ou as duas coisas ao mesmo tempo.

Fonte: OlharDigital

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