BARTLOMIEJ WROBLEWSKI // CSIC - Arquivo
MADRID 11 fev. (EUROPA PRESS) -
Um trabalho internacional com a participação do Conselho Superior de Investigação Científica (CSIC) e publicado na revista Nature conseguiu ler de forma confiável as informações armazenadas nos qubits de Majorana, bits quânticos que são protegidos topologicamente, “o que os torna mais estáveis, rápidos e compactos do que outros, mas, ao mesmo tempo, mais difíceis de ler”.
A conquista foi alcançada no âmbito de uma colaboração europeia que contou com financiamento, entre outros, do projeto QuKIt, financiado com uma ajuda Pathfinder do Conselho Europeu de Inovação, conforme informado pelo CSIC.
“Trata-se de um avanço crucial”, explica Ramón Aguado, pesquisador do CSIC no Instituto de Ciência dos Materiais de Madri (ICMM) e um dos autores seniores do estudo.
O cientista garante que seu trabalho “é pioneiro” porque demonstra que é possível “conhecer as informações armazenadas nos qubits de Majorana com uma nova técnica chamada capacitância quântica (quantum capacitance, em inglês)”. Essa técnica, acrescenta, “atua como uma sonda global sensível ao estado conjunto do sistema”.
Os qubits de Majorana são um tipo de qubit topológico, ou seja, o local onde a informação quântica é armazenada. Aguado explica que o que os torna especiais é que eles não armazenam a informação em um ponto específico, mas a distribuem “em um par de estados especiais, conhecidos como modos zero de Majorana”.
Essa característica é o que os torna tão valiosos para os computadores quânticos: “Eles são intrinsecamente robustos contra o ruído local que produz decoerência (distorções no processamento da informação), pois, para corromper a informação, uma falha teria que afetar o sistema globalmente”.
“No entanto, essa mesma virtude tornou-se seu calcanhar de Aquiles experimental: como ler ou detectar uma propriedade que não reside em nenhum ponto específico?”, comenta. Para conseguir isso, a equipe criou uma nanoestrutura modular de pequenas peças — como se brincassem com Lego — chamada cadeia mínima de Kitaev. Essa estrutura funciona como uma ponte supercondutora que conecta dois pontos quânticos semicondutores. Ao uni-los, a informação é dividida e protegida nas extremidades da ponte. Finalmente, se conseguir que essas duas metades se mantenham estáveis e armazenem informação juntas, terá sido criado um qubit de Majorana. “Em vez de agir às cegas sobre uma combinação de materiais, como em experimentos anteriores, criamos bottom-up (de baixo para cima) e somos capazes de gerar modos de Majorana de maneira controlada, o que de fato é a ideia principal do nosso projeto QuKit”, destaca o pesquisador.
Uma vez criada a cadeia mínima de Kitaev, e por meio da sonda de Capacitância Quântica, conseguiu-se, pela primeira vez, discriminar em tempo real e em uma única medição se o estado quântico não local formado pelos dois modos de Majorana é par ou ímpar. Isso significa detectar se o sistema está 'cheio' (1) ou 'vazio' (0), o que é considerado a base do qubit.
“A experiência confirma de forma elegante o princípio de proteção: enquanto as medições locais de carga são cegas a esta informação, a sonda global revela-a com clareza”, celebra o investigador Gorm Steffensen, também do ICMM-CSIC e um dos primeiros autores do estudo.
Outro avanço importante do experimento é a observação de “saltos aleatórios de paridade” que mostram como o sistema muda de estado — de cheio (1) para vazio (0) — devido a pequenas interferências externas.
Isso permitiu medir uma coerência de paridade (tempo em que o sistema mantém seu estado de forma estável) superior a um milissegundo. “Um valor que representa o prelúdio imediato para a primeira operação coerente de um qubit baseado em modos de Majorana”, apontam Aguado e Steffensen.
Este estudo combina uma metodologia experimental inovadora, desenvolvida principalmente na Delft University of Technology, com a contribuição teórica do grupo do ICMM-CSIC. Aguado explica que a contribuição teórica do CSIC foi “crucial para compreender este experimento tão sofisticado”.
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