Los chips cuánticos almacenan información en cúbits y están hechos de silicio/ Imagen: Pixabay

Salto hacia los chips cuánticos de silicio: logrado el acoplamiento espín-fotón

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Un equipo de científicos ha dado un paso más hacia el ordenador del futuro al demostrar la posibilidad de transferir información cuántica desde un espín de electrón a un fotón en  chips cuánticos de silicio.

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Los fenómenos cuánticos que permiten hablar de una revolución en el ámbito de la informática son la superposición y el entrelazamiento

CORDIS   /  La teoría cuántica comenzó a conformarse hace cerca de un siglo y desde entonces no ha dejado de ser objeto de estudios y observaciones. Sin embargo, ha sido en los últimos años cuando la comunidad científica ha empezado a aplicar la mecánica cuántica a la tecnología, y en concreto a la computación. La Universidad Técnica de Delft, entidad que alberga el proyecto QC-LAB, se sumó a la carrera para construir ordenadores cuánticos eficientes y alcanzó resultados importantes.

Los fenómenos cuánticos que nos permiten hablar de una revolución en el ámbito de la informática tal y como la conocemos son la superposición y el entrelazamiento. En un ordenador clásico, un bit puede tener como valores cero o uno. En un ordenador cuántico, la unidad básica de información, el bit cuántico o cúbit, puede ser un cero, un uno o tanto un cero como un uno al mismo tiempo. Esta capacidad para encontrarse en múltiples estados posibles se conoce como superposición.

Al añadir cúbits a un ordenador, este aumenta su potencia de un modo exponencial. Pero, para aprovechar este aumento de potencia, los cúbits deben estar enlazados, incluso aunque se encuentren a mucha distancia unos de otros. Este fenómeno se denomina entrelazamiento cuántico.

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El ordenador del futuro

Al controlar fenómenos como la superposición y el entrelazamiento cuántico, los ordenadores cuánticos del futuro podrán resolver problemas que los supercomputadores actuales tardarían años en resolver, por ejemplo la factorización de números grandes o la búsqueda en corpus inmensos no clasificados.

No obstante, un ordenador cuántico que pueda realizar ese tipo de computaciones útiles habrá de contar con muchos cúbits y es precisamente dicha cantidad la que incrementa la dificultad. Estas unidades de información cuántica son frágiles y deben comunicarse adecuadamente para que este tipo de ordenadores llegue a materializarse.

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La promesa del silicio

Los chips cuánticos almacenan información en cúbits y están hechos de silicio. Estos son comunes en los dispositivos electrónicos, permiten almacenar enormes cantidades de información y podrían erigirse en el material elegido para la tecnología cuántica. Pero aún es necesario averiguar el modo de aumentar la cantidad de espins en los sistemas de cúbits. Tal y como se describe en su artículo publicado en la revista «Science», los investigadores al cargo del proyecto han avanzado en el estudio de este tema al mostrar que un único espín de electrón y un fotón de microondas pueden acoplarse en un chip de silicio.

Los chips son cada vez más diminutos / Imagen: Shutterstock – Szasz-Fabian Jozsef

En palabras de los autores: «El espín del electrón está atrapado en un punto cuántico doble de silicio y el fotón de microondas está almacenado en un resonador superconductor de alta impedancia en un chip». Además, añaden: «El componente de campo eléctrico del fotón en la cavidad se acopla directamente al dipolo cargado del electrón en el punto doble, e indirectamente con el espín del electrón, mediante un gradiente de campo magnético local fuerte generado por un microimán cercano». Los investigadores afirmaron que sus resultados ofrecen un método para generar redes grandes de registros de cúbit de espín basados en puntos cuánticos.

Este chip cuántico con cúbits de silicio fiables es un hito importante de cara a lograr cálculos cuánticos escalables. El objetivo del equipo de QC-LAB pasa por desarrollar un circuito de trece cúbits con el que demostrar la transferencia de ida y vuelta de un estado cuántico entre cúbits.

Fuente: Basado en información del proyecto y en artículos aparecidos en medios de comunicación

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