Grafeno possibilita que cadeias de qubits que conversem entre si

Uma equipe do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA) e da Universidade Técnica de Dresden, na Alemanha, desenvolveu um método que permite que muitos qubits "conversem" entre si de maneira controlada e de uma maneira que possa ser "ouvida", ou seja, é possível entender suas interações.

Para criar um material quântico artificial que seja gerenciável, os pesquisadores usaram pequenos pedaços de grafeno. E, para criar um modelo de Heisenberg, a equipe usou uma molécula chamada Cálice de Clar (Erich Clar, 1902-1987), que consiste em onze anéis de carbono dispostos em um formato de ampulheta. Devido a esse formato, há um elétron desemparelhado em cada extremidade - cada um com um spin associado.

Usando moléculas especiais de nanografeno, os pesquisadores conseguiram tornar concreto o que era até agora apenas um modelo teórico da física quântica.

O formato das moléculas no grafeno influencia suas propriedades físicas, em particular seu spin. Isso cria uma espécie de "bloco de Lego quântico", de tamanho nanométrico, que os cientistas então usaram para montar cadeias mais longas, unindo os cálices em uma superfície de ouro para formar cadeias. 

Os pesquisadores foram capazes de manipular precisamente o comprimento das cadeias, alternar seletivamente spins individuais e alterná-los de um estado para outro, permitindo que eles investigassem a física complexa deste novo material quântico em grande detalhe.

"Mostramos que modelos teóricos da física quântica podem ser realizados com nanografenos para testar suas previsões experimentalmente," disse Fasel. "Nanografenos com outras configurações de spin podem ser ligados para formar outros tipos de cadeias ou até mesmo sistemas mais complexos."

O trabalho estabelece as bases para que outras equipes trabalhando com processadores quânticos possam testar o uso de qubits baseados em spin com mais facilidade.