Transistores de germânio funcionam como qubits para computadores quânticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/04/2020

Ilustração de 2 bits quânticos feitos de transistores de germânio para um computador quântico.
[Imagem: Qutech]

Qubit transistorizado

Você tem ouvido há muito tempo que os bits guardados nos transistores dos computadores atuais serão substituídos pelos qubits dos computadores quânticos, com suas formas totalmente diferentes de guardar dados.

Mas, e se os bem conhecidos transistores puderem ser usados para guardar os qubits?

Além de acelerar muito o desenvolvimento da computação quântica, isso pode significar que tudo vai sair muito mais barato, já que a tecnologia está basicamente desenvolvida e as fábricas prontas para produzi-la.

Essa possibilidade real acaba de ser apresentada por uma equipe da Universidade de Delft, na Finlândia.

"Nós vimos trabalhamos com transistores como componentes básicos de um computador quântico há algum tempo," contou o pesquisador Nico Hendrickx. "Até agora, porém, não era possível realizar cálculos quânticos usando apenas transistores. Também eram necessários outros elementos, e isso impunha uma limitação para o aumento de escala. Agora, mostramos que um único transístor pode funcionar como um bit quântico usando germânio."

Transístor de germânio

O germânio é um semicondutor bem conhecido e uma das estrelas da eletrônica atual, juntamente com o silício, o índio, o gálio e alguns poucos outros.

"O primeiro transístor do mundo, feito em 1947, era feito de germânio. Toda a revolução dos semicondutores e, portanto, nossos telefones celulares e todos os outros eletrônicos, poderia, em teoria, basear-se em germânio em vez de silício," lembra o professor Menno Veldhorst, que vinha trabalhando em uma computação quântica baseada em silício há bastante tempo.

Ocorre que, embora o germânio de fato tenha melhores propriedades semicondutoras do que o silício, dificuldades na sua fabricação fizeram com que o silício se tornasse o material preferido da indústria de semicondutores.

E a equipe vinha tropeçando nessas mesmas dificuldades de fabricação. Só que agora eles acreditam tê-las superado, e superado o suficiente para que os transistores de germânio sejam rápidos o suficiente para funcionarem como qubits.

Micrografia dos componentes reais e ilustração do seu funcionamento como qubits.
[Imagem: Hendrickx et al. - 10.1038/s41586-019-1919-3]

Transístor como qubit

"Agora resolvemos esses problemas e [o transístor] ficou muito rápido. Mostramos que podemos realizar cálculos quânticos confiáveis e extremamente rápidos com germânio. Isso significa que o germânio amadureceu em cerca de um ano, desde a construção do material até uma plataforma na qual os cálculos quânticos podem ser realizados," disse Veldhorst.

A equipe já está em contato com parceiros da indústria para desenvolver técnicas que permitam que, dessa vez, os transistores quânticos de germânio possam sair dos laboratórios e ocupar seu lugar nas fábricas.

• Transístor guarda 4 bits e faz ponte com computação quântica

Bibliografia:

Artigo: Fast two-qubit logic with holes in germanium
Autores: N. W. Hendrickx, D. P. Franke, A. Sammak, G. Scappucci, M. Veldhorst
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-019-1919-3