Qubit de nióbio supercondutor é muito mais estável do que qualquer outro já construído porque ele dispensa outros metais e óxidos metálicos para conduzir corrente.
Atsushi Kobayashi e seus colegas da Universidade de Tóquio, no Japão, criaram um novo tipo de bit quântico, o qubit de nióbio supercondutor – a tecnologia que diminui erros, integra computação eletrônica e promete revolucionar os computadores quânticos no mundo!
Ao longo das últimas décadas, as técnicas usadas para fabricar processadores eletrônicos de silício vem sendo aprimoradas enquanto a computação quântica está sendo projetada do zero. O maior desafio e promissor, seria descobrir meios de integrar as unidades lógicas quânticas aos computadores eletrônicos atuais.
Para a alegria do mundo tecnológico, essa proeza acaba de ser descoberta por Atsushi Kobayashi e seus colegas da Universidade de Tóquio, no Japão.
O pesquisador descobriu como supercondutor nitreto de nióbio (NbNx), pode ser adicionado a um substrato semicondutor tradicional, à base de alumínio, na forma de uma camada plana e cristalina, criando um qubit totalmente funcional e diretamente conectável aos chips de silício.
A equipe sintetizou filmes finos de nitreto de nióbio diretamente sobre uma camada de nitreto de alumínio (AlN).
O detalhe é que o nitreto de nióbio é um supercondutor e sua integração com o alumínio, forma uma estrutura chamada junção Josephson, o transforma em um qubit já totalmente funcional.
“A semelhança estrutural entre os dois materiais facilita a integração dos supercondutores em dispositivos optoeletrônicos semicondutores,” disse Kobayashi.
[Imagem: NICT/Nagoya University]
Novo supercondutor que dispensa outros metais e óxidos metálicos para conduzir corrente
O qubit supercondutor de nióbio é muito mais estável do que qualquer outro já construído porque ele dispensa outros metais e óxidos metálicos para conduzir corrente. Até hoje vinham sendo usados para isso o alumínio e o óxido de alumínio, mas eles são as maiores fontes produtoras de ruído mesmo quando o material é levado até próximo do zero absoluto.
No novo qubit, todos os elementos usados são nitretos (compostos contendo nitrogênio). O elemento principal é o nitreto de nióbio (NbN), que tem uma temperatura de transição supercondutora de 16 K (-257 ºC), enquanto a camada isolante é feita com nitreto de alumínio (AlN), ambos crescidos epitaxialmente sobre um substrato de silício.
“É a primeira vez no mundo que alguém conseguiu observar tempos de coerência na casa das dezenas de microssegundos em qubits supercondutores de nitreto, reduzindo a perda dielétrica por meio do crescimento epitaxial deles em um substrato de Si. O qubit supercondutor desse nitreto ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento, de forma que acreditamos que seja possível melhorar ainda mais o tempo de coerência otimizando o processo de design e fabricação do qubit,” disse o professor Kouichi Semba, do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação, no Japão.
Artigo: Advanced Materials Interfaces
Autores: Atsushi Kobayashi, Shunya Kihira, Takahito Takeda, Masaki Kobayashi, Takayuki Harada, Kohei Ueno, Hiroshi Fujioka
Revista: Advanced Materials Interfaces
DOI: 10.1002/admi.202201244
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