La nueva tecnología permite que los bits cuánticos retengan información durante 10, 000 veces más largo que el registro anterior. Crédito:Universidad de Tohoku
Bits cuánticos, o qubits, puede retener información cuántica por mucho más tiempo gracias a los esfuerzos de un equipo de investigación internacional. Los investigadores han aumentado el tiempo de retención, o tiempo de coherencia, a 10 milisegundos:10, 000 veces más que el registro anterior, combinando el movimiento orbital y girando dentro de un átomo. Este impulso en la retención de información tiene importantes implicaciones para los desarrollos de la tecnología de la información, ya que el mayor tiempo de coherencia hace que los qubits de órbita de espín sean el candidato ideal para construir grandes computadoras cuánticas.
Publicaron sus resultados el 20 de julio en Materiales de la naturaleza .
"Definimos un qubit de órbita de espín utilizando una partícula cargada, que aparece como un agujero, atrapado por un átomo de impureza en cristal de silicio, "dijo el autor principal, el Dr. Takashi Kobayashi, científico investigador de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney y profesor asistente en la Universidad de Tohoku. "El movimiento orbital y el giro del orificio están fuertemente acoplados y bloqueados. Esto recuerda a un par de engranajes engranados donde el movimiento circular y el giro están bloqueados".
Los qubits se han codificado con el giro o el movimiento orbital de una partícula cargada, produciendo diferentes ventajas que son muy demandadas para la construcción de computadoras cuánticas. Para aprovechar las ventajas de los qubits, Kobayashi y el equipo utilizaron específicamente un "agujero" de partículas cargadas exóticas en silicio para definir un qubit, ya que el movimiento orbital y el giro de los agujeros en el silicio están acoplados.
Los qubits de órbita giratoria codificados por agujeros son particularmente sensibles a los campos eléctricos, según Kobayashi, lo que permite un control más rápido y beneficia la ampliación de las computadoras cuánticas. Sin embargo, los qubits se ven afectados por el ruido eléctrico, limitando su tiempo de coherencia.
Arte conceptual del qubit de órbita giratoria basado en aceptadores. Un átomo de boro (amarillo) implantado en un cristal de silicio (azul) delimita un agujero. El movimiento orbital de un agujero en silicio está acoplado a su grado de libertad de giro. Este acoplamiento recuerda a los engranajes donde el movimiento circular (flecha azul) y el giro (flecha roja) están bloqueados juntos. La información cuántica se codifica en el movimiento combinado y el giro de un agujero en el qubit de órbita de giro. Crédito:Takashi Kobayashi, Universidad de Tohoku
"En este trabajo, Hemos diseñado la sensibilidad al campo eléctrico de nuestro qubit de órbita giratoria estirando el cristal de silicio como una banda de goma, "Dijo Kobayashi." Esta ingeniería mecánica del qubit de órbita de espín nos permite extender notablemente su tiempo de coherencia, sin dejar de conservar una sensibilidad eléctrica moderada para controlar el qubit de la órbita de espín ".
Piense en los engranajes de un reloj. Su giro individual impulsa todo el mecanismo para mantener el tiempo. No es ni el giro ni el movimiento orbital, sino una combinación de ellos que hace avanzar la información.
"Estos resultados abren un camino para desarrollar nuevos sistemas cuánticos artificiales y mejorar la funcionalidad y escalabilidad de las tecnologías cuánticas basadas en espines". "Dijo Kobayashi.
