Bit quântico de grafeno é bem mais que um qubit

Redação do Site Inovação Tecnológica -  25/05/2017

O qubit capacitivo é formado por duas camadas de grafeno ensanduichando uma camada de nitreto de boro. [Imagem: EPFL/ LPQM]

Qubit resistente

Nasceu um novo componente que deverá acelerar ainda mais uma corrida cujos competidores parecem cada vez mais próximos da linha de chegada: a criação de computadores quânticos práticos.

Trata-se de um qubit - a unidade básica de cálculo e armazenamento de dados desses computadores futurísticos - feito a partir de uma série de camadas empilhadas de materiais bidimensionais.

A grande vantagem é que o componente se mostrou muito estável, capaz de resistir às influências externas que fazem os qubits perderem os dados muito facilmente - e, nessas dimensões quânticas, virtualmente tudo é interferência, o que exige o uso de temperaturas criogênicas, para tentar diminuir a energia do meio circundante e sua capacidade de interferir com o qubit.

Capacitor como qubit

A grande novidade é que o qubit é na verdade um capacitor, um componente eletrônico básico capaz de armazenar energia e liberá-la em pulsos muito rápidos. A diferença é que, dadas suas dimensões, é um capacitor que opera segundo as leis da mecânica quântica.

Sina Khorasani e Akshay Koottandavida, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, tiveram a ideia de explorar o uso de um capacitor como qubit justamente porque seu princípio de funcionamento o torna mais resistente às interferências externas, já que, em vez de ser influenciado por partículas intrometidas, ele pode simplesmente guardá-las como energia.

Além disso, é mais fácil fabricar um nanocapacitor, que também fica menor do que outras arquiteturas de qubits atualmente sendo pesquisadas.

Mais do que qubits

O componente consiste em camadas do isolante nitreto de boro ensanduichadas entre duas camadas de grafeno. Graças às propriedades pouco usuais do grafeno, a carga que entra no capacitor não é proporcional à tensão - essa não-linearidade é uma etapa essencial no processo de gerar bits quânticos.

E essas características o tornam útil também para outras aplicações na interface entre a eletrônica e a óptica.

"Este componente pode melhorar significativamente a forma como a informação quântica é processada, mas também há outras aplicações em potencial. Ele pode ser usado para criar circuitos de alta frequência fortemente não-lineares - até o regime terahertz - ou em misturadores (mixers), amplificadores e para o acoplamento ultraforte entre fótons," escreveram os pesquisadores.

Bibliografia:

Nonlinear graphene quantum capacitors for electro-optics

Sina Khorasani, Akshay Koottandavida

npj 2D Materials and Applications

Vol.: 1, Article number: 7

DOI: 10.1038/s41699-017-0011-9