O avanço da pesquisa em computação quântica da IBM controla átomos individuais

A IBM fez um avanço na computação quântica, demonstrando uma maneira de controlar o comportamento quântico de átomos individuais. A descoberta demonstrou um novo componente básico para a computação quântica. A equipe demonstrou o uso de átomos únicos como qubits no processamento quântico de informações.

Um bit qubits ou qubits são os blocos fundamentais da capacidade de um computador quântico processar informações. A inovação da IBM marca a primeira vez que um qubit de átomo único é alcançado usando um Microscópio de Túnel de Digitalização (STM). O STM pode visualizar e posicionar cada qubit atômico para controlar com precisão o arranjo dos átomos próximos.

O STM funciona digitalizando a ponta da agulha ultra-nítida perto de uma superfície para detectar o arranjo de átomos individuais, e a ponta da agulha pode puxar ou transportar átomos para os arranjos desejados. A unidade básica de informação no computador é um pouco com o valor “0” ou “1”.

Um Qubit pode ser um “0” ou “1” chamado simultaneamente de estados de superposição. O estado é uma característica fundamental da mecânica quântica. A IBM usou uma propriedade quântica de um átomo de titânio chamado “spin” para representar um qubit. A propriedade spin torna cada átomo de titânio magnético, por isso se comporta como uma pequena agulha de bússola.

Cada átomo de titânio possui um polo magnético norte e sul e as duas orientações magnéticas definem o “0” ou “1” do qubit. A IBM colocou o átomo de titânio em uma superfície escolhida de óxido de magnésio ultrafino para proteger seu magnetismo e mostrar a personalidade quântica. Os cientistas então aplicaram ondas de rádio de alta frequência, microondas, ao átomo. As microondas vêm da ponta do microscópio e permitem à equipe orientar a direção do átomo.

Quando sintonizado na frequência correta, o átomo de titânio executa uma “dança quântica”, onde seu pólo norte magnético gira e termina na direção desejada. A dança, ou oscilação de Rabi, é extremamente rápida, necessitando de 20 nanossegundos para virar o qubit de um lado para o outro. O átomo termina em um “0” ou “1” binário, dependendo de quanto tempo as ondas de rádio são aplicadas.