“Este é um avanço importante”, diz Ramon Aguada, pesquisador do CSIC no Instituto de Ciência dos Materiais de Madrid (ICMM) e coautor do estudo. Ele explica que a equipe extraiu com sucesso as informações armazenadas nos qubits de Majorana aplicando uma técnica conhecida como capacitância quântica. Segundo Aguado, o método funciona como uma “sonda global sensível ao estado geral do sistema”, permitindo aos cientistas acessar informações que antes eram difíceis de observar.
Para esclarecer a importância do resultado, Aguada descreve os qubits topológicos como “como cofres para informações quânticas”. Em vez de armazenar dados em um local fixo, esses qubits espalham as informações por dois estados quânticos acoplados, chamados modos zero Magjarana. Como os dados são distribuídos dessa forma, eles recebem proteção natural.
Esta estrutura torna os qubits topológicos particularmente atraentes para a computação quântica. “Eles são inerentemente resistentes ao ruído local que cria decoerência, já que uma falha deve afetar o sistema globalmente para corromper as informações”, explica Aguada. No entanto, o mesmo recurso de proteção tornou-se um sério problema para os pesquisadores. Como ele observa, “essa mesma dignidade tornou-se o calcanhar de Aquiles experimental: como você ‘lê’ ou ‘detecta’ uma propriedade que não está em nenhum ponto específico?”
Construção da cadeia mínima de Kitaev
Para superar esse obstáculo, a equipe desenvolveu uma nanoestrutura modular montada a partir de pequenos componentes, semelhante à construção com peças de Lego. Este dispositivo, chamado de cadeia mínima de Kitaev, consiste em dois pontos quânticos semicondutores conectados através de um supercondutor.
Aguada explica que esta abordagem permite aos investigadores construir um sistema a partir do zero. “Em vez de agir cegamente com uma combinação de materiais como em experimentos anteriores, nós o construímos de baixo para cima e podemos gerar modos Majorana de maneira controlada, que é na verdade a ideia principal do nosso projeto QuKit.” Este design cuidadoso dá aos cientistas controle direto sobre a formação dos modos de Majorana.
Medição em tempo real da paridade Majorana
Depois de montar o circuito mínimo, a equipe de Kitaev aplicou a sonda de Capacitância Quântica. Pela primeira vez, eles conseguiram determinar, em tempo real e com uma única medição, o estado quântico combinado par ou ímpar formado pelos dois modos Magjarana. Na prática, isso indica se o qubit está preenchido ou vazio, o que determina como ele armazena as informações.
“A experiência confirma elegantemente o princípio da blindagem: embora as medições de carga local não tenham conhecimento desta informação, a sonda global mostra-a claramente”, diz Gorm Steffensen, investigador do ICMM CSIC que também esteve envolvido no estudo.
Os pesquisadores também encontraram “saltos aleatórios de paridade”, outro resultado importante do experimento. Analisando esses eventos, eles mediram “coerência de paridade superior a um milissegundo”, uma duração considerada altamente promissora para operações futuras usando qubits topológicos baseados em modos Magjarana.
Colaboração entre Delft e ICMM CSIC
A pesquisa combina uma plataforma experimental inovadora desenvolvida principalmente na Delft University of Technology e trabalho teórico realizado no ICMM CSIC. Os autores destacam que a contribuição teórica foi “crucial para a compreensão deste experimento tão complexo”, enfatizando o esforço colaborativo por trás desse avanço na computação quântica.
