Esqueça por um momento os chips quânticos tradicionais. A Fujitsu acaba de apresentar um protótipo que utiliza diamantes, átomos de estanho e partículas de luz para atacar um dos maiores obstáculos da computação quântica: aumentar o tamanho das máquinas sem perder o controle dos qubits. Ele ainda precisa funcionar a impressionantes -271,6 °C, mas possui uma característica que pode mudar completamente a maneira como computadores quânticos são construídos.
O segredo está escondido dentro de um diamante
O novo computador desenvolvido pela Fujitsu utiliza uma abordagem conhecida como diamond spin, ou spin em diamante.
Isso não significa simplesmente substituir silício por uma pedra preciosa.
Os pesquisadores trabalham com diamantes sintéticos que possuem defeitos microscópicos cuidadosamente produzidos em sua estrutura cristalina. No protótipo, são utilizados centros de vacância de estanho, conhecidos pela sigla SnV.
Neles, um átomo de estanho ocupa uma posição entre duas lacunas na estrutura do diamante. Esses pequenos defeitos permitem criar e controlar estados quânticos que funcionam como qubits.
Tradicionalmente, sistemas semelhantes utilizam centros NV, baseados em nitrogênio. A Fujitsu escolheu o estanho porque sua estrutura apresenta maior simetria e é menos suscetível a determinados ruídos externos.
Os centros SnV também podem emitir luz com intensidade aproximadamente dez vezes maior que a abordagem convencional, uma vantagem especialmente interessante para aquilo que a empresa pretende fazer depois.
Ele ainda funciona em uma temperatura quase impossível de imaginar
Existe um detalhe que impede qualquer interpretação de que a Fujitsu tenha resolvido o problema das temperaturas extremas da computação quântica.
O protótipo opera a aproximadamente -271,6 °C, ou cerca de 1,55 kelvin.
É apenas alguns graus acima do zero absoluto.
Ainda assim, é uma temperatura superior à referência de aproximadamente -273,13 °C apresentada pela Fujitsu para computadores quânticos supercondutores.
Portanto, a novidade não é um computador quântico funcionando em temperatura ambiente.
Muito longe disso.
A grande promessa aparece em outra característica: os módulos podem ser conectados utilizando luz.
E isso tenta resolver um problema fundamental.
Construir alguns qubits é uma coisa. Criar milhares ou milhões deles trabalhando de maneira confiável dentro do mesmo sistema é muito mais complicado.
Em vez de tentar colocar tudo em uma única estrutura gigantesca, a Fujitsu aposta em módulos menores que podem ser conectados entre si.
A luz pode transformar pequenos módulos em uma máquina gigantesca
A arquitetura utiliza fótons para estabelecer conexões quânticas entre módulos.
Essas ligações podem ocorrer entre qubits localizados em chips diferentes e até entre sistemas instalados em unidades criogênicas separadas.
Para tornar isso possível, a Fujitsu desenvolveu circuitos fotônicos que combinam estruturas nanométricas de diamante com guias ópticas de alumina capazes de transportar a luz emitida pelos centros SnV.
É como construir um computador gigantesco juntando peças menores, mas usando propriedades quânticas da luz para permitir que elas trabalhem em conjunto.
A estratégia modular pode facilitar enormemente a expansão futura.
A Fujitsu e o instituto QuTech, da Universidade Técnica de Delft, já demonstraram anteriormente operações envolvendo emaranhamento e portas quânticas entre centros NV instalados em unidades criogênicas separadas.
Agora, a empresa pretende levar essa ideia para uma arquitetura muito maior.
Os 1.000 qubits ainda estão alguns anos no futuro
É aqui que aparece um detalhe importante.
O computador apresentado agora não possui 1.000 qubits lógicos.
Esse número faz parte do roteiro tecnológico da Fujitsu.
A companhia pretende apresentar um protótipo de computador diamond-spin com múltiplos módulos em 2027. Depois, sua meta é alcançar um sistema com 250 qubits lógicos no ano fiscal de 2030 e chegar a 1.000 qubits lógicos no ano fiscal de 2035.
A palavra “lógicos” também importa.
Qubits físicos são extremamente sensíveis a ruído e erros. Por isso, computadores quânticos tolerantes a falhas precisam combinar vários deles para produzir qubits lógicos mais confiáveis.
A esperança é que as características dos spins em diamante permitam formar esses qubits lógicos utilizando menos qubits físicos do que algumas abordagens concorrentes.
O futuro quântico talvez não dependa de uma única tecnologia
A Fujitsu não pretende abandonar os computadores quânticos supercondutores.
Pelo contrário.
A empresa planeja desenvolver tecnologias capazes de integrar sistemas baseados em diamante com máquinas supercondutoras, aproveitando as vantagens de diferentes arquiteturas.
O protótipo atual também já foi operado em ambiente de testes por meio da plataforma híbrida de computação quântica da companhia.
Ainda existe uma distância enorme entre demonstrar um protótipo e construir uma máquina quântica tolerante a falhas capaz de resolver problemas comercialmente relevantes.
Mas o experimento mostra uma possível maneira de superar um obstáculo fundamental: como continuar adicionando qubits sem transformar o computador em uma estrutura impossível de controlar.
A resposta da Fujitsu pode estar em uma combinação bastante improvável.
Pequenos defeitos dentro de diamantes criam os qubits. E partículas de luz podem ser responsáveis por juntar todos eles.
[Fonte: La razón]
