A startup de nanotecnologia da UNSW Sydney, Diraq, demonstrou que seus chips quânticos não são apenas protótipos perfeitos em laboratório – eles também se mantêm em produção real, mantendo a precisão de 99% necessária para viabilizar os computadores quânticos.
Diraq, uma pioneira na 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 sair de uma linha de fabricação de chips semicondutores do que em condições experimentais de um laboratório de pesquisa da UNSW.
O Professor Andrew Dzurak, da Engenharia da UNSW, que é o fundador e CEO da Diraq, disse 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 fabricação.
“Agora está claro que os chips da Diraq são totalmente compatíveis com processos de fabricação que já existem há décadas.”
Em um artigo publicado em 24 de setembro na Nature, as equipes relatam que dispositivos projetados pela Diraq e fabricados pelo 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 a escala de utilidade, ponto em que o valor comercial de um computador quântico supera seu custo operacional. Essa é a principal métrica estabelecida pela Iniciativa de Avaliação Quântica, um programa gerido 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.
Os computadores quânticos em escala de utilidade são esperados para resolver problemas que estão além do alcance dos computadores de alto desempenho mais avançados disponíveis atualmente. No entanto, romper a barreira da escala de utilidade exige armazenar e manipular informações quânticas em milhões de qubits para superar os erros associados ao frágil estado quântico.
“Alcançar a escala de utilidade em computação quântica depende de encontrar uma forma comercial viável de produzir bits quânticos de alta fidelidade em escala,” disse o Prof. Dzurak.
“A colaboração da Diraq com o imec deixa claro que computadores quânticos baseados em silício podem ser construídos aproveitando a indústria semiconductora madura, o que abre um caminho econômico para chips contendo milhões de qubits enquanto maximiza a fidelidade.”
O silício está se destacando como o material mais promissor entre os explorados para computadores quânticos – ele pode acomodar milhões de qubits em um único chip e funciona perfeitamente com a indústria de microchips de trilhões de dólares de hoje, 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 realizar portas lógicas de dois qubits, o bloco básico de construção dos futuros computadores quânticos. No entanto, não estava claro se essa fidelidade poderia ser reproduzida em qubits fabricados em um ambiente de fundição semicondutora.
“Nossos novos achados demonstram que os qubits de silício da Diraq podem ser fabricados usando processos que são amplamente utilizados em fundições semicondutoras, atendendo ao limite de tolerância a falhas de uma maneira econômica e compatível com a indústria,” disse o Prof. Dzurak.
A Diraq e o imec já mostraram que qubits fabricados usando processos CMOS – a mesma tecnologia utilizada para construir chips de computador do dia a dia – poderiam 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 conquista mais recente abre caminho para o desenvolvimento de um computador quântico totalmente tolerante a falhas e funcional que é mais econômico do que qualquer outra plataforma de qubit,” disse o Prof. Dzurak.
