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.