Criado leitor de elétrons individuais

Um grupo de engenheiros e físicos da Universidade de Nova Gales do Sul e da Universidade de Melbourne, na Austrália, culminando um esforço de 10 anos de pesquisas, criou um dos principais componentes necessários para viabilizar um computador quântico baseado no silício.

© Nature (leitor de elétrons)

Os computadores quânticos prometem aumentos exponenciais na velocidade do processamento usando o spin de elétrons individuais, em vez da avalanche de elétrons consumida em cada bit processado pelos computadores atuais.

Para isso, o computador quântico precisará tanto de uma maneira de mudar o estado do spin (escrevendo o dado), quando de medir esse estado (lendo o dado).

Ao criar o leitor de um único elétron, a equipe dos professores Andrea Morello e André Dzurak tornou possível pela primeira vez a medição do spin de um elétron em um experimento único usando componentes à base de silício.

O dispositivo detecta o estado do spin de um único elétron em átomos individuais de fósforo implantados em um bloco de silício. O estado de spin do elétron controla o fluxo de elétrons em um circuito associado. Medindo o fluxo dos elétrons nesse circuito, na verdade um transístor de um único átomo, é possível ler o spin do elétron.

O uso do silício, em vez de aparatos ópticos ou materiais mais exóticos, torna mais factível a integração do componente em um futuro computador quântico que seja mais simples, escalável e cuja produção em massa seja possível.

Em 2006, Christoph Boehme e seus colegas da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, conseguiram ler o spin de aglomerados contendo 10.000 átomos de fósforo incorporados no silício. Agora, os pesquisadores conseguiram ler o spin de elétrons individuais, a última fronteira nessa "cabeça de leitura" quântica.

Foi observado um tempo de vida do spin de 6 segundos num campo magnético de 1,5 T (tesla). A seguir a tabela mostra a taxa de relaxão de spin em função do campo magnético.

© Nature (taxa de relaxação em função do campo magnético)

Agora que a equipe criou um leitor de um único elétron, eles estão trabalhando para concluir rapidamente uma forma de "escrever" o spin de um único elétron, e combinar os dois. A seguir, eles vão combinar pares desses dois componentes para criar uma porta lógica de 2 bits, a unidade básica de processamento de um computador quântico.

Fonte: Nature