Investigadores
de la UNWS (Universidad de Nueva Gales de Sur) han propuesto una nueva manera
de distinguir entre bits cuánticos que se colocan sólo unos pocos nanómetros de
distancia en un chip de silicio, teniendo ellos un paso más cerca de la
construcción de un ordenador cuántico a
gran escala.
Bits
cuánticos o qubits, son los bloques de construcción básicos de las computadoras cuánticas dispositivos ultra potentes que ofrecen enormes ventajas para la
solución de problemas complejos.
Profesor
Michelle Simmons, líder del equipo de investigación, dijo que un qubit basado
en el espín de un electrón individual unido a un átomo de fósforo dentro de un
chip de silicio es uno de los sistemas más prometedores para la construcción de
un ordenador cuántico práctico, debido al uso generalizado de silicio en la
industria de la microelectrónica.
"Sin
embargo, para que pueda girar un par de electrones sobre qubits atómicos
individuales, los qubits deben ser colocados con precisión atómica, en tan sólo
unas pocas decenas de nanómetros de los demás", dice.
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Holger Büch y el profesor
Michelle Simmons
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"Esto
plantea un problema técnico en cómo hacerlo, y un problema de funcionamiento en
la forma de controlar de forma independiente cuando están tan cerca."
El
equipo de la UNSW, en colaboración con los teóricos de los Laboratorios
Nacionales Sandia, en Nuevo México, ha encontrado una solución a estos dos
problemas. Su estudio se publica en la revista Nature.
Es
un hecho significativo de la ingeniería atómica, que fueron capaces de obtener
una lectura de los espines de los electrones individuales en un grupo de átomos
de fósforo que se habían colocado precisamente en silicio. También proponen un
nuevo método para distinguir entre qubits vecinos que son sólo unos pocos
nanómetros de distancia.
"Es
un desafío de enormes proporciones para realizar el giro de cada qubit
individual", dice Holger Buch, autor principal del nuevo estudio.
"Pero
si cada electrón está alojado en un número diferente de átomos de fósforo, a
continuación, los qubits responderán a diferentes campos electromagnéticos - y
cada qubit pueden distinguirse de los demás a su alrededor", dice.
El
equipo de la UNSW es parte del Centro Australiano de Excelencia para la
computación cuántica y la tecnología de las comunicaciones, un centro de
investigación líder en el mundo con sede en Sydney, Australia.
"Esta
es una pieza elegante y satisfactoria de trabajo", dice el profesor
Simmons, director del centro y el tutor de doctorado del Sr. Büch.
"Esta
primera demostración de que podemos mantener la vida útil de un giro largo de
electrones en sistemas de múltiples donantes, lo cual es muy importante. Ofrece
un nuevo método para abordar qubits individuales, lo que nos sitúa un paso más
cerca de realizar un ordenador cuántico práctico a gran escala ".
Para
hacer que el pequeño dispositivo, los investigadores depositan una capa de
hidrógeno en una oblea de silicio y se utiliza un microscopio de efecto túnel
de barrido para crear un patrón en la superficie en un ultra-alto vacío.
Esto
entonces fue expuesto a gas fosfina y recocida a 350 grados, de manera átomos
de fósforo se incorporó precisamente en el silicio. El dispositivo fue entonces
enterrado en otra capa de silicio.
En
un ordenador cuántico información se almacena en el giro, o la orientación
magnética, de un electrón. Este giro no sólo puede estar en los dos estados
"clásicos" - arriba y abajo, sino también en una combinación de ambos
estados al mismo tiempo, permitiendo exponencialmente mayor cantidad de
información a ser almacenada y procesada en paralelo.
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