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Chip CMOS a milikelvins controla qubits de spin com precisão inovadora

Pesquisadores demonstram que circuitos cryo-CMOS mantêm a eficiência dos qubits de spin em silício a temperaturas de milli-kelvin.

Foto: Reprodução
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Os qubits de spin em silício estão ganhando destaque na computação quântica devido ao seu tamanho reduzido, permitindo que um único chip armazene milhões deles. Recentemente, pesquisadores demonstraram que circuitos cryo-CMOS integrados a esses qubits podem operar a temperaturas de milli-kelvin, mantendo a eficiência dos portões qubit mesmo em condições de alta densidade de controle.

A integração de sistemas de controle próximos aos qubits é uma solução promissora para superar os desafios de conexão e controle. A nova abordagem permite que os circuitos cryo-CMOS realizem operações lógicas universais para qubits de spin, com uma densidade de potência suficientemente baixa para viabilizar a escalabilidade. Os resultados indicam que o controle a milli-kelvin tem impacto mínimo na performance de portões qubit, tanto para operações de um único qubit quanto para operações de dois qubits.

A arquitetura chiplet utilizada, que integra cerca de 100 mil transistores, facilita a conexão entre os qubits e o sistema de controle. Essa configuração é essencial para a operação de milhões de qubits, que exigem mais de um trilhão de sinais de controle por segundo. Os qubits de silício, com seu pequeno tamanho e longos tempos de coerência, são compatíveis com circuitos de controle de grande escala, o que os torna uma escolha vantajosa para a computação quântica em larga escala.

Os pesquisadores também abordaram preocupações sobre o calor e a interferência elétrica gerados pelos circuitos CMOS. Embora a proximidade dos circuitos de controle possa introduzir ruído elétrico, os dados mostram que a arquitetura chiplet minimiza esses efeitos, permitindo que os qubits operem com alta fidelidade. A pesquisa destaca a viabilidade do uso de cryo-CMOS para controlar qubits de spin, abrindo novas possibilidades para o desenvolvimento de plataformas quânticas escaláveis.

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