Qubits mecânicos baseados em nanotubos de carbono demonstram viabilidade de vibrações não lineares no regime quântico, oferecendo estabilidade e robustez para processamento de informação quântica, enquanto pesquisadores avançam para a implementação de estados de gato de Schrödinger e qubits mecânicos por meio de acoplamento com pontos quânticos duplos.
Qubits mecânicos estão ganhando destaque como elementos fundamentais para processamento de informação quântica, e um avanço recente na criação de um qubit mecânico, baseado em um nanorressonador de nanotubo de carbono, demonstrou a viabilidade de vibrações não lineares no regime quântico. Esse qubit, cujas oscilações são geradas por elétrons em pontos quânticos nas extremidades do nanotubo, apresenta alta estabilidade e robustez devido à sua interação mínima com o ambiente.
A equipe de pesquisadores planeja explorar a criação de estados de gato de Schrödinger e qubits mecânicos por meio do acoplamento dessas vibrações a um ponto quântico duplo, permitindo não-linearidades significativas e estados mecânicos de longa duração. A supressão exponencial do amortecimento em baixas temperaturas pode levar a uma taxa de amortecimento de 10 Hz em nanotubos, abrindo caminho para futuros avanços nessa área.
A equipe de pesquisa, em 2021, traçou um roteiro teórico para criar um qubit mecânico utilizando um nanotubo, com destaque para sua capacidade de manter dados por longos períodos, o que é uma vantagem considerável em relação ao ruído e à perda de dados enfrentados pelos computadores quânticos atuais. Desde então, os pesquisadores têm trabalhado para transformar essa teoria em realidade.
Seguindo o projeto, a equipe suspendeu um nanotubo de carbono entre dois eletrodos, definindo um ponto quântico sobre o nanotubo. Através do ajuste da voltagem no eletrodo de entrada, eles permitiram o fluxo controlado de elétrons, acoplando o movimento mecânico do nanotubo a um único elétron no ponto quântico. Esse acoplamento eletromecânico resultou em anarmonicidade no sistema mecânico.
Reduzindo a temperatura para a faixa de milikelvins, o sistema entrou em um regime de acoplamento ultraforte, onde cada elétron adicional no nanotubo alterou a posição de equilíbrio do nanotubo, ampliando sua amplitude de oscilação. Esse comportamento anômalo destaca-se por sua contrariedade às expectativas convencionais, onde a anarmonicidade normalmente diminui com o resfriamento próximo ao estado fundamental. Esse avanço sinaliza que a equipe está no caminho certo para a criação do primeiro qubit mecânico.
A próxima etapa para a equipe é a melhoria do experimento, com a utilização de dois pontos quânticos, representando um avanço significativo rumo ao desenvolvimento desse qubit mecânico.