Uma armadilha de íons usada para reter dois íons de berílio em um microchip de ouro
Y. Colombe/INSTITUTO NACIONAL DE PADRÕES E TECNOLOGIA/BIBLIOTECA DE FOTOS CIENTÍFICAS
Para tornar alguns computadores quânticos maiores e mais poderosos, talvez seja necessário imprimi-los em 3D.
Atualmente, não há consenso sobre o melhor design para um computador quântico, mas os pesquisadores concordam que, para serem úteis, os computadores quânticos precisam ser maiores. Para aqueles que usam íons como bits quânticos, ou qubits, os principais blocos de construção são chamados de “armadilhas de íons”. Hartmut Häffner da Universidade da Califórnia, Berkeley, e colegas desenvolveram agora uma técnica de impressão 3D para armadilhas de íons em miniatura, o que poderia facilitar a combinação de muitas armadilhas de íons em um grande computador.
O propósito de uma armadilha de íons é como o próprio nome sugere: ela confina os íons no lugar e ajuda a controlar seu estado quântico com um campo eletromagnético, uma condição importante no uso de íons para realizar cálculos.
Para sua versão, os pesquisadores imprimiram em 3D uma armadilha com apenas algumas centenas de mícrons de largura. Em extensos testes de laboratório, esse projeto superou os projetos mais convencionais. Eles capturam íons até 10 vezes mais eficientemente e fazem isso com um tempo de espera mais curto desde o momento em que o purgador é ligado até que os íons possam ser usados, disse Häffner. “Você pode escalar qubits para níveis maiores e acelerá-los”, disse ele.
Membros da equipe Xiao Xing Xia do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, dizem que a impressão 3D é adequada para resolver o problema em questão, porque pode criar objetos pequenos e complexos com menos obstáculos do que métodos semelhantes à fabricação de chips. Isso significa que os pesquisadores podem acompanhar o sucesso de sua pequena armadilha de íons com designs mais inovadores e inovadores. Membros da equipe Shu Qi Xutambém da Universidade da Califórnia, Berkeley, disse que vários projetos já estavam em andamento. “A impressão 3D permite reimaginar as coisas”, disse Xia.
Os métodos atuais usados para criar armadilhas de íons “têm complexidade, limitações inerentes e, às vezes, baixos rendimentos, altos custos e baixa reprodutibilidade. Parece-me que os esquemas de impressão 3D podem, em última instância, superar todos esses problemas… o que, por sua vez, é um pré-requisito fundamental para a escalabilidade da computação quântica com íons aprisionados”, disse Ulrich Poschinger na Universidade Johannes Gutenberg Mainz, na Alemanha.
Xia disse que sua equipe agora deseja integrar componentes ópticos em seus projetos de impressão 3D, como os lasers em miniatura necessários para a computação quântica. Häffner acrescentou que sua pequena armadilha poderia ajudar a redesenhar os espectrômetros de massa, que são ferramentas amplamente utilizadas na química.
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