Como os materiais 2D podem levar a computadores mais rápidos

Principais vantagens

• Os pesquisadores dizem que o uso de materiais bidimensionais pode levar a computadores mais rápidos.
• A descoberta pode ser parte de uma revolução que se aproxima no campo que inclui os computadores quânticos.
• A Honeywell anunciou recentemente que estabeleceu um novo recorde de volume quântico, uma medida de desempenho geral.

Avanços recentes na física podem significar computadores significativamente mais rápidos, levando a uma revolução em tudo, desde a descoberta de medicamentos até a compreensão dos efeitos da mudança climática, dizem os especialistas. Os cientistas detectaram e mapearam os spins eletrônicos em um novo tipo de transistor. Essa pesquisa pode levar a computadores mais rápidos que aproveitam o magnetismo natural dos elétrons, em vez de apenas sua carga. A descoberta pode ser parte de uma revolução que se aproxima no campo que inclui os computadores quânticos. “Os computadores quânticos processam informações de uma maneira fundamentalmente diferente dos computadores clássicos, o que lhes permite resolver problemas que são virtualmente insolúveis com os computadores clássicos de hoje”, disse John Levy, co-fundador e CEO da empresa de computação quântica Seeqc, em uma entrevista por e-mail . “Por exemplo, em um experimento realizado pelo Google e pela NASA, os resultados de um aplicativo quântico específico foram gerados em um pequeno número de minutos em comparação com os 10.000 anos estimados que levaria para o supercomputador mais poderoso do mundo.”

Materiais bidimensionais

Em uma descoberta recente, os cientistas pesquisaram uma nova área chamada spintrônica, que usa o spin dos elétrons para realizar cálculos. A eletrônica atual usa a carga do elétron para fazer cálculos. Mas monitorar o spin dos elétrons tem se mostrado difícil. Uma equipe liderada pela Divisão de Ciência de Materiais da Universidade de Tsukuba afirma ter usado ressonância de spin de elétrons (ESR) para monitorar o número e a localização de spins desemparelhados que se movem através de um transistor de dissulfeto de molibdênio. O ESR usa o mesmo princípio físico das máquinas de ressonância magnética que criam imagens médicas. “Imagine construir um aplicativo de computador quântico suficiente para simular a segurança e a eficácia de testes clínicos de drogas – sem nunca testá-los em uma pessoa real.” Para medir o transistor, o dispositivo teve que ser resfriado a apenas 4 graus acima do zero absoluto. “Os sinais de ESR foram medidos simultaneamente com as correntes de dreno e portão”, disse o professor Kazuhiro Marumoto, co-autor do estudo, em um comunicado à imprensa. Um composto chamado dissulfeto de molibdênio foi usado porque seus átomos formam uma estrutura bidimensional (2D) quase plana. “Cálculos teóricos identificaram ainda mais as origens dos spins”, disse o professor Małgorzata Wierzbowska, outro co-autor, no comunicado à imprensa.

Avanços na computação quântica

A computação quântica é outra área da computação que está avançando rapidamente. A Honeywell anunciou recentemente que estabeleceu um novo recorde de volume quântico, uma medida de desempenho geral. “Este alto desempenho, combinado com medição de circuito intermediário de baixo erro, oferece recursos exclusivos com os quais os desenvolvedores de algoritmos quânticos podem inovar”, disse a empresa no comunicado. Enquanto os computadores clássicos dependem de bits binários (uns ou zeros), os computadores quânticos processam informações por meio de qubits, que, devido à mecânica quântica, podem existir como um ou zero ou ambos ao mesmo tempo – aumentando exponencialmente o poder de processamento, disse Levy. Os computadores quânticos podem executar uma série de aplicativos significativos para problemas científicos e de negócios que antes eram considerados impossíveis, disse Levy. As medidas usuais de velocidade, como megahertz, não se aplicam à computação quântica. A parte importante sobre os computadores quânticos não é a velocidade da maneira como pensamos sobre a velocidade com os computadores tradicionais. “Na verdade, esses dispositivos geralmente operam em velocidades muito maiores do que os computadores quânticos”, disse Levy.

“A questão é que os computadores quânticos podem executar uma série de aplicativos de problemas científicos e de negócios importantes que antes eram considerados impossíveis.” Se os computadores quânticos se tornarem práticos, as maneiras pelas quais a tecnologia pode impactar a vida das pessoas por meio de pesquisas e descobertas serão infinitas, disse Levy. “Imagine construir um aplicativo de computador quântico suficiente para simular a segurança e a eficácia de testes clínicos de drogas – sem nunca testá-los em uma pessoa real”, disse ele. “Ou mesmo um aplicativo de computador quântico que pode simular modelos de ecossistemas inteiros, nos ajudando a gerenciar e combater melhor os efeitos das mudanças climáticas.” Computadores quânticos em estágio inicial já existem, mas os pesquisadores estão lutando para encontrar um uso prático para eles. Levy disse que Seeqc planeja entregar dentro de três anos “uma arquitetura quântica que é construída em torno de problemas do mundo real e tem a capacidade de escalar para atender às necessidades das empresas”. Os computadores quânticos não estarão disponíveis para o usuário médio por anos, disse Levy. “Mas as aplicações de negócios para a tecnologia já estão se tornando aparentes em indústrias intensivas, como desenvolvimento farmacêutico, otimização de logística e química quântica”, acrescentou.