A simulação por computador tem sido uma ferramenta valiosa para pesquisadores e desenvolvedores, permitindo avanços no conhecimento científico e no desenvolvimento de tecnologias de maneira econômica e flexível. No campo emergente de dispositivos quânticos em miniatura, o software de simulação desempenhará um papel ainda mais importante nas fases de projeto e produção.

Os dispositivos quânticos têm o potencial de revolucionar a pesquisa, fornecendo informações sobre as características menores do mundo e abordando desafios importantes como cegueira, câncer e demência. Os simuladores quânticos diferem dos simuladores de computador tradicionais porque levam em consideração as interações em nanoescala dos sistemas quânticos, que exibem comportamentos inesperados. Ao prever esse comportamento, o software de simulação quântica ajuda os pesquisadores a entender e considerar essas diferenças durante a fase de projeto.

Uma empresa canadense chamada Nanoacademic Technologies Inc. desenvolveu um método inovador para a simulação de dispositivos quânticos conhecido como simulação de dispositivos quânticos de estado sólido. Este método pode modelar as propriedades de dispositivos quânticos baseados em semicondutores em uma variedade de características, sem viés em relação à geometria e aos materiais. Com o apoio do National Research Council do Canadá (NRC) e do Collaborative Program in Science, Technology, and Innovation, a Nanoacademic conseguiu levar seu código de software ao mercado mais rapidamente do que o esperado.

O software Quantum Technology Computer-Aided Design (QTCAD) da Nanoacademic permite o cálculo de várias propriedades em dispositivos spin-qubit baseados em semicondutores. Ele também inclui uma nova função para simular quase-partículas como lacunas, fornecendo informações sobre as vantagens tecnológicas específicas para dispositivos quânticos baseados em lacunas. A empresa está ativamente desenvolvendo recursos adicionais e módulos que conectam as capacidades de modelagem quântica do QTCAD com seus códigos de teoria da função de densidade.

O NRC desempenhou um papel crucial no desenvolvimento e validação do software da Nanoacademic. Eles realizaram experimentos com o software, comunicaram os resultados e trabalharam em estreita colaboração com a empresa para verificar os dados. Por meio de uma colaboração frequente, o NRC e a Nanoacademic aprimoraram o QTCAD até torná-lo uma versão comercialmente viável, que agora está sendo utilizada por clientes em vários países.

A comercialização do QTCAD terá implicações significativas para a academia, a indústria e o governo. Na academia, o software acelerará a aprendizagem, reduzirá custos e capacitará pessoal altamente qualificado. Na indústria e no governo, ele agilizará o processo de desenvolvimento e fornecerá alternativas mais seguras para a experimentação tradicional.

Este projeto conta com o apoio do programa Quantum Sensors Challenge do NRC e da National Quantum Strategy do Canadá. Ele destaca a importância da pesquisa e desenvolvimento de materiais para viabilizar tecnologias revolucionárias e enfatiza a necessidade de ferramentas de engenharia de alta qualidade para projetar componentes e blocos fundamentais.

Fontes: National Research Council of Canada e Quantum Computing Report.