Computação quântica

IBM explica o papel dos qubits de spin após o acordo de aquisição da HRL Laboratories

A IBM afirmou que a experiência da HRL Laboratories na engenharia de qubits de spin feitos de silício apoiará seu plano de ampliar a computação quântica. A empresa explica como esses qubits funcionam e quais são suas vantagens, além de apresentar resultados iniciais de um sistema com até 18 qubits.

2026-08-15
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certi.news Editorial Team
IBM explica o papel dos qubits de spin após o acordo de aquisição da HRL Laboratories

A IBM anunciou a assinatura de um acordo definitivo para adquirir a HRL Laboratories, uma organização de pesquisa e desenvolvimento que atua nas ciências físicas e da informação, incluindo tecnologias quânticas. A IBM considera que a experiência da HRL na engenharia de qubits de spin feitos de silício pode complementar seu plano de longo prazo para ampliar a escala dos computadores quânticos.

Em uma publicação feita em 23 de julho de 2026, a IBM explicou por que está interessada nessa tecnologia, observando que os qubits de spin e os qubits supercondutores se beneficiam de técnicas de fabricação de silício e operam dentro de uma estrutura de resfriamento sob o controle de sinais externos que aplicam portas a qubits interconectados. A diferença fundamental, porém, está na forma como a informação quântica é armazenada e processada.

Como funcionam os qubits de spin?

Esses qubits dependem da propriedade natural de spin do elétron, cujo valor pode ser positivo ou negativo em meio, e os dois estados são normalmente chamados de «para cima» e «para baixo». Essa propriedade é usada para representar os estados 0 e 1 na computação quântica.

Para controlar elétrons individuais, a HRL utiliza o que é conhecido como pontos quânticos, estruturas pequenas que permitem confinar e controlar as propriedades dos elétrons. A empresa fabrica seus pontos quânticos de SiGe, ou seja, camadas de silício e germânio.

Em vez de associar diretamente um único estado de spin ao valor 0 ou 1, a HRL utiliza uma estrutura chamada qubits somente de troca (exchange-only qubits). Cada qubit é formado por três elétrons armazenados em três pontos quânticos. Dois elétrons determinam o estado computacional; se a soma dos spins for igual a 0, o qubit estará no estado 0, e, se chegar a 1, estará no estado 1. O terceiro elétron ajuda a manter o sistema estável. As portas são aplicadas na forma de pulsos elétricos que aproximam ou afastam os elétrons.

Vantagens e resultados atuais

Segundo a IBM, os qubits de spin podem ser fabricados utilizando ferramentas atuais de fabricação de semicondutores, o que lhes dá potencial para produção em larga escala. Eles também apresentam tempos de coerência longos, baixas taxas de erro e relativa facilidade de controle, podendo, quando amadurecerem, permitir a execução eficiente de grandes circuitos quânticos com baixo custo operacional.

Esses qubits operam a uma temperatura de 1 kelvin, em comparação com cerca de 0,015 kelvin nas arquiteturas de qubits supercondutores. Recentemente, a HRL apresentou um computador quântico de silício controlado digitalmente, que utiliza CMOS fabricável tanto para a matriz de qubits quanto para a placa de controle resfriada. O dispositivo contém 54 pontos quânticos distribuídos em três trilhas, permitindo um chip com até 18 qubits. As demonstrações também mostraram a execução de portas para um qubit e para dois qubits, além de pequenos códigos para detecção de erros.

O papel da HRL na visão quântica da IBM

Jay Gambetta, diretor de pesquisa e IBM Fellow, afirmou que a equipe da HRL ajudará a empresa a impulsionar a inovação quântica, acrescentando que o portfólio da equipe fortalecerá os planos de longo prazo da IBM em computação quântica, sensoriamento quântico e redes quânticas.

Segundo a IBM, as tecnologias da HRL não se limitam à computação. A organização desenvolve sensores quânticos de alta precisão para detectar fenômenos físicos sutis e realizar medições avançadas em aplicações que incluem saúde, navegação, defesa e pesquisa científica. Ela também trabalha em novos materiais quânticos que podem contribuir para qubits mais robustos, semicondutores melhores e sensores mais sensíveis.

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IBM Quantum Blog
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certi.news Editorial Team

O que você precisa saber

A IBM explica que os qubits de spin de silício desenvolvidos pela HRL Laboratories podem ajudar a ampliar a escala dos computadores quânticos graças à sua compatibilidade com a fabricação de semicondutores e à capacidade de manter a coerência por longos períodos. A HRL demonstrou um sistema com até 18 qubits, mas esses resultados ainda são preliminares e não comprovam a prontidão de computadores quânticos de grande escala.

  • Os qubits de spin usam o spin do elétron para representar os dois estados quânticos, 0 e 1.
  • A HRL utiliza pontos quânticos feitos de camadas de silício e germânio para confinar e controlar elétrons.
  • Um qubit de troca consiste em apenas três elétrons, e as portas são aplicadas por meio de pulsos elétricos.
  • Esses qubits operam a cerca de 1 kelvin, uma temperatura mais alta do que a temperatura de operação dos qubits supercondutores mencionados no artigo.
  • A HRL apresentou um chip com 54 pontos quânticos distribuídos em três trilhas, permitindo até 18 qubits.
  • A IBM afirma que a experiência da HRL pode apoiar seus planos em computação quântica, sensoriamento quântico e redes quânticas.

Perguntas frequentes

O que são qubits de spin?

São qubits que usam a propriedade natural de spin do elétron para representar os dois estados quânticos, 0 e 1.

Como funcionam os qubits de troca da HRL?

Cada qubit é formado por três elétrons confinados em três pontos quânticos; dois elétrons definem o estado computacional, enquanto o terceiro ajuda a estabilizar o sistema.

Quantos qubits o chip da HRL demonstrou?

O chip contém 54 pontos quânticos, permitindo um sistema com até 18 qubits.

Qual é o objetivo do acordo da IBM com a HRL Laboratories?

A IBM pretende aproveitar a experiência da HRL em engenharia de qubits de spin de silício para apoiar seus planos de longo prazo em tecnologias quânticas.

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