Computadores quânticos ganham confiabilidade com ajuste de carga em qubits supercondutores

O potencial dos computadores quânticos para resolver problemas complexos, desde simulações de materiais até criptografia avançada, depende da fidelidade de suas medições. Contudo, em processadores supercondutores, especialmente os qubits do tipo transmon, leituras podem gerar transições indesejadas, prejudicando a confiabilidade dos resultados experimentais.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) e da Universidade de Sherbrooke, no Canadá, realizaram experimentos que aprimoram a compreensão dessas transições e mostram como a calibração ativa da carga nos qubits pode minimizar falhas.

• Qubits supercondutores permitem estados simultâneos 0 e 1 e podem se emaranhar;
• Transmons são átomos artificiais com estabilidade superior e fácil controle;
• Medições tradicionais podem induzir saltos de energia, tornando resultados não confiáveis;
• Calibração de carga ajusta parâmetros para reduzir interferências quânticas;
• Futuro promissor: leituras mais confiáveis tornam computadores quânticos mais escaláveis.

Transmons: a base da computação quântica moderna

Os transmons são circuitos supercondutores que não apresentam resistência elétrica em baixas temperaturas. Essa característica, aliada à facilidade de fabricação, os torna os qubits mais estáveis atualmente disponíveis. Apesar disso, durante a leitura, fótons de micro-ondas enviados aos ressonadores podem induzir transições para estados de energia mais altos, comparáveis à ionização de átomos sob luz intensa.

A pesquisa mostrou que monitorar e recalibrar a carga dos transmons reduz significativamente esses saltos indesejados, permitindo medições mais precisas dentro de faixas seguras de número de fótons.

Resultados experimentais e aplicações futuras

Os experimentos realizados confirmaram os modelos teóricos recentemente propostos, demonstrando que a calibração ativa da carga mantém os qubits em estados desejados durante as leituras. Com isso, é possível:

• Evitar transições quânticas que prejudicam a confiabilidade;
• Aumentar a fidelidade de leitura em processadores supercondutores;
• Preparar o terreno para computadores quânticos mais escaláveis e precisos.

Portanto, esses avanços representam um passo importante para tornar os computadores quânticos confiáveis, abrindo caminho para aplicações em ciências naturais, engenharia e criptografia. O estudo, publicado na Physical Review Letters, reforça a importância de estratégias práticas de calibração de qubits para o futuro da computação quântica.