Pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder desenvolveram um dispositivo do tamanho de um microchip que pode acelerar drasticamente o futuro da computação quântica. O dispositivo, um modulador de fase óptico, controla as frequências do laser com extrema precisão, ao mesmo tempo que usa significativamente menos energia do que os sistemas volumosos atuais.

Publicada na revista Nature Communications, a pesquisa detalha como este novo chip, quase 100 vezes mais fino que um fio de cabelo humano, é projetado para controlar com precisão a luz laser, uma capacidade crucial para operar futuros computadores quânticos. Esses computadores podem exigir milhares ou até milhões de qubits, as unidades fundamentais da informação quântica.

Uma vantagem fundamental desta nova tecnologia é a sua capacidade de fabricação. Ao contrário dos componentes atuais de computação quântica, que geralmente são construídos sob medida, este chip é feito usando técnicas padrão de fabricação de chips. Isso abre as portas para a produção em massa, potencialmente permitindo a criação de máquinas quânticas muito maiores e mais poderosas do que qualquer coisa atualmente possível. "Esta é uma virada de jogo porque nos permite afastar-nos da fabricação sob medida e única e avançar para a fabricação escalável", disse Jake Freedman, pesquisador principal do projeto.

A computação quântica promete revolucionar áreas como medicina, ciência dos materiais e inteligência artificial, resolvendo problemas que são intratáveis ​​até mesmo para os computadores clássicos mais poderosos. No entanto, o desenvolvimento de computadores quânticos práticos tem sido dificultado pela complexidade e custo de construção e manutenção do hardware necessário. Os sistemas quânticos atuais geralmente exigem lasers grandes e com alto consumo de energia e configurações ópticas complexas para controlar os qubits.

O novo chip aborda esses desafios integrando os elementos de controle óptico em um único dispositivo pequeno e com baixo consumo de energia. Essa miniaturização não apenas reduz o tamanho e o consumo de energia dos computadores quânticos, mas também os torna mais estáveis ​​e confiáveis. "Ao integrar todos esses componentes em um único chip, podemos reduzir significativamente a complexidade e o custo de construção de computadores quânticos", explicou Freedman.

O desenvolvimento deste chip representa um passo significativo para a realização do potencial da computação quântica. Embora os computadores quânticos ainda não estejam prontos para substituir os computadores clássicos para tarefas cotidianas, eles já estão mostrando promessa em aplicações específicas, como descoberta de medicamentos e design de materiais. A capacidade de produzir em massa componentes de computação quântica pode acelerar o desenvolvimento de computadores quânticos mais poderosos e versáteis, levando a avanços nestas e em outras áreas.

Os pesquisadores agora estão trabalhando para integrar vários chips em sistemas quânticos maiores e para explorar novas aplicações para a tecnologia. A equipe acredita que este novo chip pode abrir caminho para o desenvolvimento de computadores quânticos que sejam não apenas mais poderosos, mas também mais acessíveis e acessíveis.