• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Física
    Chip de silicio multiusos creado para el procesamiento de información cuántica

    Las pistas llamadas guías de ondas guían los fotones en el silicio, muy parecido a una fibra óptica. Las espirales de estas guías de ondas se utilizan para generar fotones (partículas cuánticas de luz) que luego se enrutan alrededor del circuito del procesador para realizar diferentes tareas. Crédito:Xiaogang Qiang / Universidad de Bristol

    Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Bristol ha demostrado que la luz se puede utilizar para implementar un procesador cuántico multifuncional.

    Este pequeño dispositivo se puede utilizar como herramienta científica para realizar una amplia gama de experimentos de información cuántica, mientras que al mismo tiempo muestra el camino hacia cómo las computadoras cuánticas completamente funcionales podrían diseñarse a partir de procesos de fabricación a gran escala.

    Lo hicieron mediante la ingeniería de un chip de silicio que guía partículas individuales de luz, llamados fotones en pistas ópticas llamados guías de ondas para codificar los llamados bits cuánticos de información llamados "qubits".

    El esfuerzo internacional está creciendo para desarrollar computadoras cuánticas como el próximo paso en el poder de la computación, para aumentar los tipos de tareas que las computadoras pueden resolver por nosotros.

    En las computadoras de escritorio de hoy, supercomputadoras y teléfonos inteligentes, los bits toman la forma de un "1" o un "0" y son el bloque de construcción fundamental en el que se basan todas las computadoras que se utilizan actualmente en la sociedad.

    Las computadoras cuánticas se basan en cambio en "qubits" que pueden estar en una superposición de los estados 0 y 1. También se pueden vincular múltiples qubits de una manera especial llamada entrelazamiento cuántico. Estas dos propiedades físicas cuánticas proporcionan el poder a las computadoras cuánticas.

    Un desafío es hacer procesadores de computadora cuántica que se puedan reprogramar para realizar diferentes tareas, del mismo modo que tenemos computadoras hoy en día que se pueden reprogramar para ejecutar diferentes aplicaciones.

    Un segundo desafío es cómo hacer una computadora cuántica de manera que sus muchas partes se puedan hacer con una calidad muy alta y, en última instancia, a bajo costo.

    El equipo de Bristol ha estado utilizando chips fotónicos de silicio como una forma de intentar construir componentes de computación cuántica a gran escala y el resultado de hoy, publicado en la revista Fotónica de la naturaleza , demuestra que es posible controlar completamente dos qubits de información dentro de un solo chip integrado. Esto significa cualquier tarea que se pueda lograr con dos qubits, se puede programar y realizar con el dispositivo.

    Autor principal, Dr. Xiaogang Qiang, que realizó el trabajo mientras estudiaba un doctorado. en la Universidad de Bristol, y ahora trabaja en la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa en China, dijo:"Lo que hemos demostrado es una máquina programable que puede realizar muchas tareas diferentes.

    "Es un procesador muy primitivo, porque solo funciona en dos qubits, lo que significa que todavía queda un largo camino antes de que podamos hacer cálculos útiles con esta tecnología.

    “Pero lo que es emocionante es que las diferentes propiedades de la fotónica de silicio que se pueden usar para hacer una computadora cuántica se han combinado en un solo dispositivo.

    "Esto es demasiado complicado de implementar físicamente con luz utilizando enfoques anteriores".

    El esfuerzo de fotónica integrada comenzó en 2008 y fue una respuesta a la creciente preocupación de que los espejos individuales y los elementos ópticos son demasiado grandes e inestables para darse cuenta de los grandes circuitos complejos que se construirá una computadora cuántica.

    Dr. Jonathan Matthews, miembro del equipo de investigación de los laboratorios de tecnología de ingeniería cuántica (QET) de la Universidad de Bristol, agregó:"Necesitamos estudiar cómo hacer computadoras cuánticas a partir de tecnología que sea escalable, que incluye tecnología que sabemos que se puede construir con una precisión increíble a una escala tremenda.

    "Creemos que el silicio es un material prometedor para hacer esto, en parte debido a toda la inversión que ya se ha realizado en el desarrollo de silicio para las industrias de microelectrónica y fotónica. Y los tipos de dispositivos desarrollados en Bristol, como el presentado hoy, están mostrando lo bien que se pueden diseñar los dispositivos cuánticos.

    "Una consecuencia de la creciente sofisticación y funcionalidad de estos dispositivos es que se están convirtiendo en una herramienta de investigación por derecho propio; hemos utilizado este dispositivo para implementar varios experimentos de información cuántica diferentes utilizando casi 100, 000 ajustes reprogramados diferentes ".

    El estudio se publica en Fotónica de la naturaleza .

    © Ciencia https://es.scienceaq.com