Uma grande estrutura dourada em forma de lustre, equipada com centenas de cabos. É assim que a maioria de nós imagina um computador quântico. Não sem razão: são imagens popularizadas pela IBM ou pelo Google que funcionam com qubits supercondutores há vários anos. Na realidade, esta estrutura imponente não é o computador quântico propriamente dito, mas a infraestrutura essencial ao seu funcionamento.
Qubits supercondutores operar em temperaturas extremamente baixas, perto de zero absoluto. As partes douradas do “lustre” delimitam estágios separados por placas térmicas que absorvem e evacuam o aquecer. Cada estágio corresponde a um nível de temperatura: quanto mais descemos, mais frio fica o sistema, aproximando-se de alguns milikelvins no nível do processador.
Cabos volumosos, mas necessários
Os cabos permitem o transporte de pulsos de micro-ondas que são usados para alterar o estado de um qubit, realizar operações de computação quântica e medir o resultado.
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Mas então por que um computador quântico requer tantos cabos, quando a eletrônica clássica é capaz de produzir chips com gravuras de alguns nanômetros ? Simplesmente por causa da temperatura. Os componentes eletrônicos convencionais geram uma quantidade significativa de calor: seria então impossível atingir as temperaturas extremas necessárias para o funcionamento dos qubits supercondutores.
Qubits supercondutores operam a alguns milikelvins. Em comparação, a temperatura mais fria já registrada na Terra é de 194 K! © Goinyk, Adobe Stock
O processador em si não é visível na maioria das fotos porque está localizado na parte inferior, em uma caixa blindada para bloquear o campos eletromagnéticos o que perturbaria os qubits. Nesta caixa, o processador parece um circuito integrado clássico onde cada qubit é composto por dois eletrodos conectado por uma junção Josephson.
Outros qubits fornecem outras estruturas
Para outros tipos de qubits, como íons preso ou átomos neutra, a arquitectura é muito diferente e são sobretudo os dispositivos ópticos que dominam visualmente: mesas cobertas com espelhosde lentilhasfibras ópticas e laser. No entanto, à medida que estas tecnologias amadurecem, algumas plataformas de íons aprisionados ou de átomos neutros procuram miniaturizar esses sistemas integrando parte da óptica diretamente nos chips, através de circuitos ópticos integrados.
No final das contas, os processadores quânticos não são realmente impressionantes visualmente. A proeza reside na tecnologia que contêm e nas possibilidades que abrem.