A startup de nano-tecnologia Diraq, em parceria com o Instituto Europeu IMEC, mostrou que seus chips quânticos baseados em silício mantêm alta precisão quando produzidos em um ambiente de fabricação padrão, um desenvolvimento para tornar viável os computadores quânticos. A colaboração entre a startup da UNSW Sydney e o Centro de Microeletronics (IMEC) do Instituto de Nanoeletronics demonstrou que os chips quânticos da Diraq funcionam com a mesma confiabilidade quando produzidos em um laboratório comercial de fabricação de chips semicondutores. Em um artigo publicado na revista Natureza Em 24 de setembro, as equipes relataram que os dispositivos projetados por Diraq e fabricados pelo IMEC alcançaram uma fidelidade de mais de 99 % em operações que envolviam dois bits quânticos, ou “qubits”. Andrew Dzurak, professor de engenharia da UNSW e fundador e CEO da Diraq, afirmou que, antes deste trabalho, não havia sido estabelecido se a fidelidade dos processadores baseada em laboratório poderia ser replicada em um ambiente de fabricação. “Até agora, não estava provado que a fidelidade baseada em laboratório dos processadores – que significa precisão no mundo da computação quântica – poderia ser traduzida para um ambiente de fabricação”, disse Dzurak. Ele explicou que os resultados da colaboração com o IMEC removem essa incerteza. “Agora está claro que os chips de Diraq são totalmente compatíveis com os processos de fabricação que existem há décadas”. Esse resultado é um passo para os processadores quânticos da Diraq que atingem o que é conhecido como escala de utilidade. Este termo descreve o ponto em que o valor comercial de um computador quântico ultrapassa seu custo operacional. Atingir esse objetivo é uma métrica fundamental estabelecida pela Iniciativa Quantum Benchmarking, um programa operado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA). A iniciativa foi projetada para avaliar se a Diraq e 17 outras empresas participantes podem atingir o limite de escala de utilidade. Para resolver problemas além da capacidade dos computadores de alto desempenho mais avançados de hoje, os computadores quânticos em escala de utilidade precisarão armazenar e manipular informações quânticas usando milhões de qubits. Esse grande número é necessário para superar os erros inerentes associados ao estado quântico frágil. “A escala de utilidades em computação quântica depende de encontrar uma maneira comercialmente viável de produzir bits quânticos de alta efidelidade em escala”, comentou Dzurak. A necessidade de produção econômica e em larga escala de qubits de alta fidelidade é um desafio central no campo. O silício emergiu como um material líder para a construção de computadores quânticos porque permite a integração de milhões de qubits em um único chip. Este material também funciona com a indústria de microchip de trilhões de dólares existente, utilizando os mesmos métodos que colocam bilhões de transistores nos chips modernos de computador. “A colaboração de Diraq com o IMEC deixa claro que os computadores quânticos baseados em silício podem ser construídos alavancando a indústria de semicondutores maduros, que abre um caminho econômico para chips contendo milhões de qubits e ainda maximizando a fidelidade”, disse Dzurak. Diraq havia demonstrado anteriormente que os qubits fabricados em um laboratório acadêmico poderiam alcançar alta fidelidade ao realizar portões lógicos de dois quits, que são blocos fundamentais de construção para futuros computadores quânticos. Uma questão restante era se esse nível de fidelidade poderia ser reproduzido quando os qubits eram fabricados em um ambiente de fundição semicondutores. “Nossas novas descobertas demonstram que os qubits de silicone de Diraq podem ser fabricados usando processos amplamente utilizados em fundições semicondutores, atingindo o limiar para tolerância a falhas de uma maneira que seja econômica e compatível com a indústria”, observou Dzurak. Antes dessa conquista, Diraq e IMEC já haviam mostrado que os qubits fabricados usando processos CMOS-a mesma tecnologia usada para criar chips de computador diários-poderiam executar operações de quitel único com 99,9 % de precisão. No entanto, as operações mais complexas de dois quits, que são críticas para atingir a escala de utilidade, ainda não haviam sido demonstradas com a fidelidade necessária. A demonstração bem-sucedida de fidelidade de dois quits aborda esse marco técnico específico. “Esta última conquista limpa o caminho para o desenvolvimento de um computador quântico funcional e totalmente tolerante a falhas que é mais econômico do que qualquer outra plataforma qubit”, disse Dzurak.
