Dispositivo Recém-Inventado Controla Milhares de Qubits

Uma equipe de cientistas e engenheiros da Universidade de Sydney e da Microsoft Corporation (MSFT ) se uniram para desenvolver um novo dispositivo que tem grandes implicações para a computação quântica. O chip único pode operar 40 vezes mais frio do que o espaço profundo e é capaz de controlar sinais para milhares de qubits, que são os blocos de construção fundamentais dos computadores quânticos.

Os resultados foram publicados em Nature Electronics.

O Professor David Reilly é o responsável por projetar o chip. Ele tem uma posição conjunta com a Universidade de Sydney e a Microsoft.

“Para realizar o potencial da computação quântica, as máquinas precisarão operar milhares, se não milhões, de qubits”, disse o Professor Reilly.

“Os maiores computadores quânticos do mundo atualmente operam com apenas 50 ou mais qubits”, continuou ele. “Essa pequena escala é parcialmente devido aos limites da arquitetura física que controla os qubits. Nosso novo chip põe fim a esses limites.”

Sistemas Quânticos

Uma das principais exigências de um sistema quântico eficiente é que os qubits operem em temperaturas próximas ao zero, ou -273,15 graus. O motivo dessa exigência de temperatura é para que os qubits não percam seu caráter de matéria ou luz, o que é necessário para que os computadores quânticos realizem aplicações especializadas.

Um dos motivos pelos quais os sistemas quânticos muitas vezes envolvem muitos fios é que eles operam com base em instruções, que vêm na forma de sinais elétricos enviados e recebidos.

O Professor Reilly também é o Investigador Chefe do ARC Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS).

“As máquinas atuais criam uma bela matriz de fios para controlar os sinais; elas parecem um ninho de pássaros invertido ou um candelabro. São bonitas, mas fundamentalmente impraticáveis. Isso significa que não podemos escalonar as máquinas para realizar cálculos úteis. Há um verdadeiro gargalo de entrada e saída”, disse o Professor Reilly.

De acordo com o Dr. Kushal Das, Engenheiro de Hardware Sênior da Microsoft e co-inventor do dispositivo, “Nosso dispositivo elimina todos esses cabos. Com apenas dois fios transportando informações como entrada, ele pode gerar sinais de controle para milhares de qubits. Isso muda tudo para a computação quântica”.

Microsoft Quantum Laboratories

O novo chip foi inventado nos Microsoft Quantum Laboratories, que está localizado na Universidade de Sydney. A parceria reúne os dois mundos diferentes para criar abordagens inovadoras para desafios de engenharia.

“Construir um computador quântico é talvez a tarefa de engenharia mais desafiadora do século 21. Isso não pode ser alcançado trabalhando com uma equipe pequena em um laboratório universitário em um único país, mas precisa da escala proporcionada por um gigante da tecnologia como a Microsoft”, disse o Professor Reilly.

“Por meio de nossa parceria com a Microsoft, não apenas sugerimos uma arquitetura teórica para superar o gargalo de entrada e saída, mas a construímos.

“Demonstramos isso projetando um chip de silício personalizado e acoplá-lo a um sistema quântico”, disse ele. “Estou confiante em dizer que este é o circuito integrado mais avançado já construído para operar em temperaturas criogênicas profundas”.

O chip recém-desenvolvido pode desempenhar um papel importante no avanço dos computadores quânticos, que são uma das tecnologias mais revolucionárias ao nosso alcance. Os computadores quânticos são extremamente avançados em suas capacidades de resolver problemas que os computadores clássicos não podem, como os das áreas de criptografia, medicina, IA e mais.