E se pudéssemos unificar hardware de computador clássico e processadores quânticos? Muitas pesquisas se concentram na criação qubitsmas esses elementos quânticos não agem sozinhos. Eles devem estar rodeados por toda uma interface clássica para controlá-los e interagir com o hardware do computador existente.
É neste contexto que um estudo publicado em Nanotecnologia da Natureza descreve a transformação do germânio em material supercondutorcapaz de conduzir eletricidade sem resistência. Já amplamente utilizado na indústria semicondutoresO germânio poderia servir de ponte entre dois mundos: computadores quânticos E sensores ultrassensível de um lado (para propriedades supercondutoras) e eletrônica clássica do outro.
Estabilidade excepcional
Materiais semicondutores, como germânio e silíciotêm um comportamento eletrônico que está entre aquele de metais e o dos isoladores. Obtenha o supercondutividade nesses elementos requer a manipulação de sua estrutura para introduzir numerosos elétrons motoristas. Para transformar o germânio em um material supercondutor, os pesquisadores doparam-no fortemente com gálio : 17,9% de átomos de germânio foram substituídos por gálio.
Normalmente, nestes níveis de dopagem alto, o material se torna instável, mas os cientistas conseguiram manter a integridade do estrutura de cristal usando uma técnica chamada epitaxia. Este processo envolve a construção do material cristalino camada por camada. Ele “permite-nos obter a precisão estrutural necessária para compreender e controlar o aparecimento da supercondutividade”disse Julian Steele, físico na Universidade de Queensland e coautor do artigo. Graças a este cristal de estrutura controlada, a supercondutividade aparece em 3,5 Kelvins (-269,65 °C), uma temperatura muito fria, mas usual para qubits supercondutores.
Em um bolachauma placa muito fina de semicondutor, seria possível criar milhões de junções Josephson usando germânio supercondutor. ©IBM
Rumo à industrialização das tecnologias quânticas
“Esses materiais poderiam apoiar a criação de futuros circuitos quânticos de baixa potência, sensores e eletrônica criogênica, todos os quais exigem interfaces limpas entre regiões supercondutoras e semicondutoras.”sublinhou Peter Jacobson, físico da Universidade de Queensland e coautor do artigo.
Por exemplo, eles poderiam tornar possível a criação de estruturas de junção Josephson, a pedra angular dos qubits supercondutores. Esses dispositivos quânticos são compostos por dois supercondutores separados por uma fina barreira não supercondutora: aqui o germânio supercondutor e o germânio clássico. A idéia seria criar milhões de junções Josephson em um único bolacha, o que abriria caminho para a industrialização das tecnologias quânticas.