Uma equipe de pesquisadores publicou recentemente um artigo detalhando uma maneira de usar a estrutura atômica de diamantes para criar processadores quânticos. A pesquisa dos cientistas indica que os diamantes poderão ser tão importantes para os processadores quânticos quanto o silício é para os processadores atuais.

O método detalhado pelos pesquisadores aproveita o fato de que diamantes têm algumas falhas nas quais um elétron fica “solto” e isolado dos átomos próximos. Nessas regiões, os elétrons têm condições praticamente ideais para armazenar informação quântica. Os cientistas desenvolveram um método por meio do qual é possível ligar várias dessas regiões, de maneira que cada um desses elétrons sirva como um “bit” do processador quântico – eles recebem o nome de “qubit”.

Especial por conta de seus defeitos

Diamantes são estruturas formadas inteiramente por carbono. Cada carbono se liga a quatro vizinhos, criando uma estrutura extremamente rígida que conduz calor muito bem e não conduz eletricidade. No entanto, em alguns locais, átomos de nitrogênio se alojam nessa estrutura.

Como cada átomo de nitrogênio se liga apenas a três outros átomos, um dos carbonos vizinhos dele fica com um elétron sobrando. Esse elétron não pode se ligar nem ao carbono nem ao nitrogênio, e por isso fica vagando em uma posição indeterminada entre os dois, isolado do resto da estrutura.

Esse elétron é ideal para armazenar informação. Os elétrons têm uma propriedade chamada “spin”, que é basicamente o lado para o qual ele gira. O “spin” do elétron pode ser mudado (e aferido) por luz e por magnetismo, que são métodos já utilizados nos computadores atuais. Leitores de CDs e DVDs, por exemplo, usam luz; dispositivos de armazenamento em disco, como HDs, usam magnetismo. Como o elétron fica isolado do resto do ambiente, nada seria capaz de mudar a informação gravada nele.

Os defeitos certos

No entanto, nem todos os defeitos dos diamantes têm essa propriedade particular. Foi nesse ponto que a pesquisa dos cientistas se focou. De acordo com o Ars Technica, os pesquisadores desenvolveram um método de criar estruturas tridimensionais de carbono e nitrogênio que tenham exatamente essa peculiaridade em locais conhecidos.

Em seguida, usando um conjunto de espelhos e lentes, eles conseguiriam fazer com que vários desses elétrons livres se associassem de maneira semelhante a transistores em um processador. Cada um dos elétrons funcionaria como um qubit, e seria possível ler e escrever informações em todos eles de uma vez só por meios já conhecidos.

Melhorando os defeitos

O processo desenvolvido pelos cientistas, contudo, ainda precisa ser aperfeiçoado. Segundo o artigo, ele ainda gera imperfeições em locais nos quais elas não são desejadas. Além disso, nem todos os centros de elétrons livres gerados por esse método têm as mesmas propriedades, o que significa que eles ainda não poderiam ser todos manipulados da mesma forma.

Ainda assim, trata-se de uma forma de superar alguns dos principais defeitos dos atuais processadores quânticos. Detectar erros em processadores quânticos ainda é extremamente difícil, e o fato de que esse método deixa os qubits isolados é um enorme avanço nesse sentido.

Google e NASA são algumas das empresas que já estão explorando as possibilidades da computação quântica. A área, no entanto, ainda está em fase altamente experimental: o maior processador quântico do mundo atualmente tem apenas 2.000 qubits. Embora seja um número ínfimo comparado ao dos processadores tradicionais, ele tem uma vantagem interessante: nos processadores atuais, cada bit pode assumir valor 1 ou 0; no processador quântico, os qubits podem ser 1, 0 ou as duas coisas ao mesmo tempo.