Pesquisadores em mecânica quântica acreditam ter encontrado uma maneira padrão de avaliar a viabilidade da memória quântica em chips de silício — o que significa que os componentes existentes podem ser usados como estrutura para uma futura internet quântica.
Esta descoberta vem na esteira de várias outras descobertas no campo das redes quânticas, trazendo uma rede funcional que conecta computadores quânticos um passo mais perto da realidade. A maior barreira é fornecer uma estrutura confiável para transportar dados quânticos de uma área para outra.
“Ainda é um Velho Oeste lá fora”, disse o pesquisador principal Evelyn Huprofessor de física aplicada e engenharia elétrica na Universidade de Harvard, em um comunicado. “Embora novos defeitos candidatos sejam uma plataforma promissora de memória quântica, muitas vezes não se sabe quase nada sobre o motivo pelo qual certas receitas são usadas para criá-los e como você pode caracterizá-los rapidamente e suas interações, mesmo em conjuntos.”
Esses novos defeitos candidatos são encontrados em chips de silício como resultado do processo de fabricação. Hu e sua equipe se propuseram a descobrir maneiras de medir e controlar o desempenho de qubits em defeitos de “centro G” em chips de silício, e como os centros G funcionam quando interagindo com campos elétricos.
G-centers são defeitos baseados em carbono no silício, enquanto T-centers são defeitos baseados em carbono e hidrogênio. Ambos são usados em telecomunicações para facilitar a transmissão de O-bands — uma banda de comprimento de onda usada na luz infravermelha para comunicações ópticas.
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A aplicação de G-centers e T-centers em redes quânticas ajuda a resolver um problema comum na computação quântica: estabilização de comprimentos de onda. A equipe de Hu focou em G centers para o propósito deste estudo.
Embora os centros G sejam geralmente criados apenas com átomos de carbono, os pesquisadores descobriram que adicionar um átomo de hidrogênio permitiu a fabricação consistente do defeito. A equipe também explorou como controlar o comportamento dos centros G para gerar as propriedades desejadas.
“Se quisermos criar uma tecnologia a partir desse vasto mundo de possibilidades, precisamos ter maneiras de caracterizá-las melhor, mais rápido e mais eficientemente”, disse Hu.
A equipe controlou com sucesso o emissor quântico do centro G usando diodos elétricos que circundam o defeito no centro de uma pastilha de silício sem sacrificar as saídas de comprimento de onda desejadas.
Isso permitiu que a equipe ligasse e desligasse os defeitos aplicando voltagem negativa ou positiva. Eles descobriram que campos elétricos locais criavam uma saída de comprimento de onda mais estabilizada, o que é crítico para a implementação bem-sucedida de redes quânticas de diferentes sistemas.
Finalmente, a equipe de Hu desenvolveu um sistema para monitorar, diagnosticar e rastrear os defeitos, fornecendo dados úteis para informar pesquisas futuras sobre a criação ambientes ideais para defeitos. A equipe também espera usar as mesmas técnicas para entender melhor os defeitos do centro T no silício.
