Os computadores quânticos têm potencial para processar informações muito mais rápido que os computadores tradicionais, mas exigem grande número de qubits, tornando a pesquisa em pontos quânticos crucial para superar esse desafio. Pesquisadores do Institute of Advanced Materials da Tohoku University, no Japão, alcançaram avanços significativos em tecnologias de processamento de informação quântica de próxima geração, com resultados publicados na revista Scientific Reports.

A equipe conseguiu fabricar e controlar eletricamente três pontos quânticos em óxido de zinco. O óxido de zinco é um semicondutor à base de óxido; embora já tenha sido possível produzir pontos quânticos individuais e duplos, a fabricação de múltiplos pontos quânticos controláveis em larga escala apresenta grande desafio. Através do acoplamento de múltiplos pontos quânticos, é possível estudar comportamentos quânticos complexos e desenvolver arquiteturas potenciais para computação quântica.

Os pesquisadores também observaram o efeito de autômato celular quântico (Quantum Cellular Automaton, QCA), fenômeno que ocorre apenas em sistemas com três ou mais pontos quânticos acoplados. Liderada por Tomohiro Otsuka, a equipe utilizou controle elétrico preciso para fabricar dispositivos heteroestruturais de óxido de zinco capazes de formar três pontos quânticos acoplados. Eles confirmaram que cada ponto quântico atingiu o estado de poucos elétrons, condição essencial para aplicação como qubits. Ao analisar as características de transporte eletrônico, detectaram o efeito QCA, no qual a distribuição de carga em um ponto quântico influencia eletrostaticamente o ponto quântico vizinho, induzindo o movimento simultâneo de dois elétrons, mecanismo chave para operações lógicas quânticas de baixo consumo.

Otsuka afirmou que o óxido de zinco pode acomodar múltiplos pontos quânticos controláveis e permitir interações quânticas complexas. O próximo passo será explorar o controle quântico coerente e operações de qubits em sistemas à base de óxido. Este estudo demonstra a criação e controle de qubits usando o material comum óxido de zinco, abrindo novas possibilidades e representando um avanço importante na superação do desafio de construir sistemas quânticos estáveis e escaláveis, com potencial impacto em design de materiais, desenvolvimento de fármacos e segurança de dados.