Nova estratégia quântica: Spin qubits revolucionam a tecnologia!

Nova estratégia quântica: Spin qubits revolucionam a tecnologia!

O mundo das tecnologias quânticas está enfrentando desenvolvimentos interessantes que têm o potencial de revolucionar fundamentalmente o processamento de informações. No Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), os pesquisadores estão trabalhando em métodos inovadores para melhorar os qubits de spin, que são cruciais para a computação quântica e outras aplicações. Os elétrons, que possuem seu próprio momento angular, o spin, atuam como minúsculos ímãs e são capazes de funcionar como bits quânticos no processamento de informações quânticas. Esses qubits podem assumir não apenas os estados clássicos 0 e 1, mas também superposições, o que aumenta significativamente a densidade da informação e a complexidade do sistema. Essa versatilidade torna os qubits de spin particularmente promissores para aplicações futuras em comunicações quânticas, detecção de alta precisão e como dispositivos de armazenamento em computadores quânticos, como KIT relatado.

Um desafio particular é o projeto e controle de estruturas de spin em nível atômico. Isso também inclui a leitura não destrutiva de informações. Em sua última publicação na Nature Communications, os cientistas do KIT apresentam uma nova estratégia para melhorar o tempo de vida e o controle dos qubits de spin molecular. Esta estratégia depende de uma estrutura magnética dupla que integra dois átomos de ferro em uma molécula. Um átomo de ferro está permanentemente incorporado na molécula, enquanto o outro é acoplado seletivamente para permitir uma interação precisa. Essa estrutura protege o restante do sistema e prolonga em cinco vezes a vida útil do giro. Esta estrutura complexa é criada usando a ponta fina de um microscópio de tunelamento. Vale ressaltar que esse arranjo específico não ocorre na natureza e futuras moléculas modulares poderiam formar unidades mais estáveis ​​para tecnologias quânticas.

Potencial para comunicação e segurança quântica

Paralelamente a estes desenvolvimentos no campo do processamento quântico de informação, o Instituto Fraunhofer está a trabalhar na utilização de quanta emaranhados para garantir a comunicação e melhorar a imagem. Dr. Erik Beckert desenvolveu uma fonte de fótons que produz impressionantes 300.000 pares de fótons emaranhados por segundo. Esses fótons gêmeos estão interligados, portanto, medir um fóton revela o estado do outro – uma propriedade que pode ser usada para criptografia física para evitar hackers e vazamentos de dados. Beckert explica que as futuras chaves quânticas podem ser distribuídas aos parceiros de comunicação via satélite. Se fosse feita uma tentativa de escuta, o emaranhado seria extinto, tornando a interferência detectável.

O primeiro satélite europeu de encriptação quântica está programado para ser lançado no espaço em 2022, e Beckert e a sua equipa estão envolvidos no seu desenvolvimento. A criptografia quântica é de particular interesse para o setor financeiro, provedores de telecomunicações e organizações governamentais. O projecto QuNET está a ser lançado numa iniciativa abrangente que envolve Fraunhofer, Max Planck e DLR. O objetivo deste projeto é construir uma rede de comunicações altamente segura entre locais governamentais, com o objetivo de longo prazo de permitir serviços bancários online quânticos protegidos por criptografia.

Desenvolvimentos na comunicação quântica

Além disso, 17 parceiros da Europa estão a trabalhar no projeto UNIQORN para criar comunicação quântica acessível para o mercado de massa. Na Fraunhofer HHI em Berlim, estão sendo desenvolvidos componentes miniaturizados e compatíveis com quantum que poderiam ser integrados em roteadores. O objetivo é reduzir os custos da comunicação quântica em até 90%. Estes avanços tecnológicos prometem não só manter a informação segura, mas também revolucionar a forma como entendemos as comunicações globais.

No geral, estamos num ponto de viragem na investigação sobre arquitecturas quânticas e suas aplicações práticas. Os spin qubits e as comunicações quânticas poderão lançar as bases para uma nova era no processamento de informações, garantindo ao mesmo tempo a segurança dos dados num mundo cada vez mais digitalizado.