A startup de nanotecnologia da UNSW Sydney, Diraq, demonstrou que seus chips quânticos não são apenas protótipos perfeitos de laboratório – eles também se mantêm na produção do mundo real, mantendo a precisão de 99% necessária para tornar os computadores quânticos viáveis.
A Diraq, pioneira em computação quântica baseada em silício, alcançou esse feito ao se unir ao instituto europeu de nanoeletrônica Interuniversity Microelectronics Centre (imec). Juntas, elas demonstraram que os chips funcionam com a mesma confiabilidade ao saírem de uma linha de fabricação de chips semicondutores como fazem nas condições experimentais de um laboratório de pesquisa na UNSW.
O professor de engenharia da UNSW, Andrew Dzurak, fundador e CEO da Diraq, comentou que, até agora, não havia sido provado que a fidelidade dos processadores em laboratório – um termo que se refere à 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 fabricação que existem há décadas.”
Em um artigo publicado em 24 de setembro na Nature, as equipes relatam que os dispositivos projetados pela Diraq e fabricados pela imec 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 atinjam uma escala de utilidade, o ponto em que o valor comercial de um computador quântico excede seu custo operacional. Este é o principal parâmetro estabelecido pela Iniciativa de Benchmarking Quântico, um programa da Agência de Projetos de Pesquisa Avançados de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) para avaliar se a Diraq e outras 17 empresas podem alcançar esse objetivo.
Computadores quânticos em escala de utilidade devem ser capazes de resolver problemas que estão além do alcance dos computadores de alto desempenho mais avançados disponíveis atualmente. No entanto, para ultrapassar o limiar da escala de utilidade, é necessário armazenar e manipular informações quânticas em milhões de qubits para superar os erros associados ao frágil estado quântico.
“Alcançar a escala de utilidade na computação quântica depende de encontrar uma forma comercial viável de produzir bits quânticos de alta fidelidade em larga escala,” disse o Prof. Dzurak.
“A colaboração da Diraq com a imec deixa claro que computadores quânticos baseados em silício podem ser construídos aproveitando a indústria de semicondutores amadurecida, o que abre um caminho econômico para chips contendo milhões de qubits, enquanto maximiza a fidelidade.”
O silício está emergindo como o material líder entre os que estão sendo explorados para computadores quânticos – ele pode agrupar milhões de qubits em um único chip e funciona perfeitamente com a atual indústria de microchips, que vale trilhões de dólares, utilizando os métodos que colocam bilhões de transistores nos chips de computador modernos.
A Diraq já havia mostrado que qubits fabricados em um laboratório acadêmico podem alcançar alta fidelidade ao executar portas lógicas de dois qubits, o básico da futura computação quântica. No entanto, não estava claro se essa fidelidade poderia ser reproduzida em qubits fabricados em um ambiente de fundição de semicondutores.
“Nossas novas descobertas demonstram que os qubits de silício da Diraq podem ser fabricados utilizando processos amplamente utilizados em fundições de semicondutores, atendendo ao limiar de tolerância a falhas de uma forma econômica e compatível com a indústria,” disse o Prof. Dzurak.
A Diraq e a imec já haviam demonstrado que qubits fabricados usando processos CMOS – a mesma tecnologia utilizada para construir chips de computador do dia a dia – podiam realizar operações de um qubit 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 qubits,” disse o Prof. Dzurak.
