Os cientistas criaram silício extremamente puro – um novo material inovador que poderia finalmente tornar os computadores quânticos uma realidade.
Uma nova técnica está permitindo aos engenheiros produzir silício altamente purificado, o qual é o material ideal para a construção de computadores quânticos de grande porte, afirmam os cientistas por trás da descoberta. Esses computadores quânticos têm o potencial de serem “transformadores para a humanidade”, resolvendo problemas que poderiam levar séculos para serem resolvidos com a tecnologia atual.
O material inovador vai ajudar a superar um problema que tem desafiado as tentativas de construir esses computadores, conhecido como “coerência quântica frágil”. Isso se refere ao fato de que os computadores quânticos tendem a acumular erros muito rapidamente, o que pode torná-los inconfiáveis em pouco tempo.
Os bits quânticos, ou qubits, são os blocos de construção dos computadores quânticos, assim como os bits dos computadores clássicos. No entanto, eles podem ser afetados por pequenas variações em seu ambiente, incluindo mudanças de temperatura – por isso, mesmo os computadores quânticos atuais, que são mantidos em refrigeradores próximos ao zero absoluto, só conseguem funcionar sem erros por uma fração de segundo.
A criação desse novo material pode ajudar a resolver esses problemas. Ele utiliza qubits feitos de átomos de fósforo que são então inseridos em cristais de silício puro e estável, tornando-os muito mais robustos.
O processo envolve o uso de um feixe de silício puro direcionado para um chip de silício, removendo os átomos indesejados e substituindo-os por silício puro. Isso reduz a quantidade de átomos indesejados de 4,5% para 0,0002%.
“A grande novidade é purificar o silício nesse nível, agora podemos usar uma máquina padrão – um implantador de íons – que pode ser encontrado em qualquer laboratório de fabricação de semicondutores, ajustado para uma configuração específica que desenvolvemos”, afirmou David Jamieson, da Universidade de Melbourne, que co-supervisionou o projeto.
A descoberta pode acelerar significativamente o progresso na construção de um computador quântico funcional, segundo Richard Curry, professor de materiais eletrônicos avançados na Universidade de Manchester, onde grande parte da pesquisa foi realizada. O que antes poderia levar dez anos para ser alcançado, agora pode ser feito em cinco anos ou menos, segundo ele.
O silício é utilizado na fabricação de chips para computadores clássicos há décadas. No entanto, o silício natural possui pequenas impurezas que podem levar os qubits a perder informações e tornar qualquer computador quântico operando neles não confiável.
A descoberta da Universidade de Manchester elimina essas impurezas, resultando no silício mais puro do mundo. Isso pode eventualmente possibilitar um computador quântico expandido que ofereceria uma enorme capacidade de processamento em um espaço reduzido.
Os pesquisadores apontaram para uma série de avanços potenciais que poderiam ser alcançados com a existência de computadores quânticos práticos: novas capacidades para inteligência artificial, comunicações, desenvolvimento de novos medicamentos e novas formas de utilização de energia.
No entanto, antes disso, os pesquisadores precisam demonstrar que o silício puro pode ser utilizado na criação de um computador com múltiplos qubits que consigam manter sua coerência simultaneamente.