Chip CMOS a milikelvins controla qubits de spin com precisão inovadora

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.