Aparato permite explorar o uso de elétrons como qubits

14th June 2016
Posted By : Enaie Azambuja
Aparato permite explorar o uso de elétrons como qubits

Pesquisadores dos Laboratórios Sandia desenvolveram um aparato prático que permite explorar o uso de elétrons como qubits. A vantagem é que tudo é feito sobre uma pastilha de silício comum. A técnica consiste em usar um feixe de íons para injetar com precisão um átomo "doador" na pastilha de silício. Esse átomo - átomo de antimônio (Sb) - possui um elétron a mais do que os átomos de silício. Como os elétrons se emparelham, um elétron do átomo de antimônio fica livre, podendo então ser usado como qubit.

A equipe usou um campo magnético embutido na pastilha de silício para alterar e monitorar o estado do spin do elétron livre. Como o spin pode apontar para cima ou para baixo, é possível usá-lo como um bit.

Segundo Meenakshi Singh, responsável pelo experimento, como a técnica é simples e direta, usando equipamentos largamente disponíveis, o próximo passo natural será injetar uma matriz de átomos doadores, de forma a compor um conjunto de qubits de alta densidade.

Isso deverá ser possível graças à alta precisão obtida nos experimentos, já que os elétrons vizinhos deverão ficar a uma distância muito definida uns dos outros, uma distância que não seja pequena demais para que um interfira aleatoriamente com o outro, tampouco grande demais que impeça que eles troquem informações sob controle externo.

O experimento é ainda mais interessante porque o campo magnético usado para controlar o qubit vem de um ponto quântico pré-incorporado no silício. O ponto quântico contém uma variedade de níveis de energia e funciona como um transístor para bloquear ou deixar passar o qubit.

Se um nível de energia disponível no ponto quântico for compatível com o elétron, o transístor fica efetivamente aberto e o elétron salta para o ponto. Se não, o qubit fica em seu lugar.

Esse movimento é acompanhado por um fotodiodo sensível ao fluxo de corrente, em vez de ao movimento de fótons. Devido às múltiplas "portas" (níveis de energia) do ponto quântico, vários qubits em diferentes níveis de energia podem passar através do transístor - ou serem bloqueados -, possibilitando teoricamente que uma gama extremamente ampla de informações seja processada.


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