Fios de diamante abrem caminho para computadores quânticos

22 março 2009

Fios de diamante abrem caminho para computadores quânticos
[Imagem: Optics Express]

Virtualmente todos os elementos essenciais para a construção de um computador quântico já foram demonstrados utilizando-se o diamante - veja, por exemplo, Diamante tem qubits para computador quântico a temperatura ambiente e Diamante tem qubit natural para construção de computadores quânticos.

Contudo, se os cientistas não se esqueceram de anotar nenhum ítem em sua lista de encomendas, falta algo que, mesmo sendo prosaico, é essencial para a construção de qualquer circuito: os fios.

Imagine que já tivéssemos inventado o transístor e todos os demais componentes eletrônicos necessários para fabricar o processador de um computador, mas ainda não tivéssemos inventado os fios para interligá-los. É mais ou menos isso o que acontece atualmente com o computador quântico.

Fios de diamante

Mas a solução parece estar a caminho. As equipes dos pesquisadores australianos Steven Prawer e Francois Ladouceur conseguiram produzir ranhuras no diamante que funcionam como se fossem fios capazes de transportar fótons - os elementos básicos da luz.

Utilizando feixes de íons, os pesquisadores esculpiram canais de 4,5 micrômetros de largura por 1,5 micrômetro de profundidade na superfície plana de um filme de diamante. A luz entra nesse canal e é refletida continuamente pelas suas paredes, "caminhando" por ele.

Para evitar que a luz "escape" para o interior do diamante, os cientistas bombardearam seus canais com íons de hélio, transformando a camada de subsuperfície do canal em grafite. Essa camada de grafite foi retirada quimicamente, deixando um espaço que sela opticamente a canaleta, transformando-a em um guia de luz quase perfeito.

Recombinação de fótons

Os pesquisadores conseguiram demonstrar seus "fios" de diamante com comprimentos de vários milímetros, o que pode torná-los adequados para conectar os componentes de um computador quântico.

O próximo passo será construir guias de ondas capazes de fazer com que os fótons dividam-se por duas rotas diferentes e recombinem-se novamente mais à frente. Isto é possível porque, como os elétrons, os fótons têm comportamentos tanto de onda quanto de partícula. Essa divisão e recombinação é um elemento essencial na computação quântica à base de luz.

Décadas de pesquisa

Embora os componentes quânticos feitos à base de diamante já tenham demonstrado a viabilidade de um dos conceitos para a construção de um computador quântico, esses componentes estão longe de serem robustos o suficiente para que possam ser simplesmente montados como se fossem os componentes de um circuito eletrônico comum. O que vale dizer que ainda serão necessárias décadas de pesquisas e desenvolvimentos para que um computador quântico prático possa ser demonstrado.


Bibliografia:
Diamond waveguides fabricated by reactive ion etching
Mark P. Hiscocks, Kumaravelu Ganesan, Brant C. Gibson, Shane T. Huntington, François Ladouceur, Steven Prawer
Optics Express
Vol.: 16, Issue 24, pp. 19512-19519
DOI: 10.1364/OE.16.019512

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