Os circuitos quânticos acabaram de demonstrar que estão prontos para o mundo real.

Diraq e a Colaboração com imec

Diraq, um pioneiro da computação quântica baseada em silício, alcançou esse feito ao se unir ao instituto europeu de nanoeletrônica Interuniversity Microelectronics Centre (imec). Juntos, demonstraram que os chips funcionam de maneira tão confiável saindo de uma linha de fabricação de chips semicondutores quanto em condições experimentais de um laboratório de pesquisa na UNSW.

O Professor de Engenharia da UNSW, Andrew Dzurak, que é o fundador e CEO da Diraq, afirmou que até agora não havia sido provado que a fidelidade dos processadores em laboratório – significando precisão no mundo da computação quântica – poderia ser traduzida para um ambiente de manufatura.

“Agora está claro que os chips da Diraq são totalmente compatíveis com processos de manufatura que existem há décadas.”

Resultados da Pesquisa

Em um artigo publicado em 24 de setembro na Nature, as equipes informam que dispositivos fabricados pela imec, mas projetados pela Diraq, alcançaram mais de 99% de fidelidade em operações envolvendo dois bits quânticos – ou ‘qubits’. O resultado é um passo crucial para que os processadores quânticos da Diraq alcancem uma escala de utilidade, o ponto em que o valor comercial de um computador quântico supera seu custo operacional. Essa é a métrica chave estabelecida na Iniciativa de Benchmarking Quântico, um programa conduzido pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) para avaliar se a Diraq e outras 17 empresas podem atingir esse objetivo.

Espera-se que computadores quânticos em escala de utilidade consigam resolver problemas que estão além do alcance dos mais avançados supercomputadores disponíveis hoje. Contudo, para ultrapassar esse limiar de escala de utilidade, é necessário armazenar e manipular informações quânticas em milhões de qubits para superar os erros associados ao estado quântico frágil.

“Alcançar a escala de utilidade na computação quântica depende de encontrar uma maneira comercialmente viável de produzir qubits de alta fidelidade em larga escala,” disse o Prof. Dzurak.

Potencial do Silício

“A colaboração da Diraq com a imec deixa claro que os computadores quânticos baseados em silício podem ser construídos aproveitando a indústria de semicondutores madura, o que abre um caminho econômico para chips contendo milhões de qubits, maximizando ainda a fidelidade.”

O silício está emergindo como o material líder entre os explorados para computadores quânticos – ele pode acomodar milhões de qubits em um único chip e se encaixa perfeitamente na indústria de microchips de trilhões de dólares, utilizando os métodos que colocam bilhões de transistores nos chips de computadores modernos.

A Diraq já demonstrou anteriormente que qubits fabricados em um laboratório acadêmico podem alcançar alta fidelidade ao executar portas lógicas de dois qubits, o bloco de construção básico dos futuros computadores quânticos. No entanto, não estava claro se essa fidelidade poderia ser reproduzida em qubits fabricados em um ambiente de fundição de semicondutores.

“Nossos novos achados demonstram que os qubits de silício da Diraq podem ser fabricados usando processos amplamente utilizados em fundições de semicondutores, atendendo ao limiar de tolerância a falhas de uma maneira econômica e compatível com a indústria,” afirmou o Prof. Dzurak.

A Diraq e a imec já mostraram anteriormente que qubits fabricados usando processos CMOS – a mesma tecnologia utilizada para criar chips de computador do dia a dia – podem realizar operações de qubit único com 99,9% de precisão. Mas operações mais complexas usando dois qubits, que são críticas para alcançar a escala de utilidade, ainda não haviam sido demonstradas.

“Essa última conquista abre caminho para o desenvolvimento de um computador quântico funcional totalmente tolerante a falhas, que é mais econômico do que qualquer outra plataforma de qubit,” disse o Prof. Dzurak.