Un nanocable hecho de germanio y silicio (azul / verde) se encuentra sobre electrodos conocidos como puertas (oro). Los voltajes aplicados a las puertas conducen a la formación de qubits de espín individuales (flechas azul y roja) que pueden manipularse mediante señales de microondas (pulso azul). En un modo, el qubit es lento y la información cuántica es más estable (giro azul). En el otro, el qubit se puede cambiar más rápidamente (giro rojo). Crédito:Universidad de Basilea, Departamento de Física
Para realizar cálculos, Las computadoras cuánticas necesitan qubits para actuar como bloques de construcción elementales que procesan y almacenan información. Ahora, Los físicos han producido un nuevo tipo de qubit que se puede cambiar de un modo inactivo estable a un modo de cálculo rápido. El concepto también permitiría combinar una gran cantidad de qubits en una poderosa computadora cuántica, como han informado investigadores de la Universidad de Basilea y TU Eindhoven en la revista Nanotecnología de la naturaleza.
En comparación con las brocas convencionales, Los bits cuánticos (qubits) son mucho más frágiles y pueden perder su contenido de información muy rápidamente. Por lo tanto, el desafío para la computación cuántica es mantener estables los qubits sensibles durante un período prolongado de tiempo, mientras que al mismo tiempo encuentra formas de realizar operaciones cuánticas rápidas. Ahora, Físicos de la Universidad de Basilea y TU Eindhoven han desarrollado un qubit conmutable que debería permitir que las computadoras cuánticas hagan ambas cosas.
El nuevo tipo de qubit tiene un estado estable pero lento que es adecuado para almacenar información cuántica. Sin embargo, los investigadores también pudieron cambiar el qubit a un modo de manipulación mucho más rápido pero menos estable mediante la aplicación de un voltaje eléctrico. En este estado, los qubits se pueden utilizar para procesar información rápidamente.
Acoplamiento selectivo de giros individuales
En su experimento, los investigadores crearon los qubits en forma de "giros de agujeros". Estos se forman cuando un electrón se elimina deliberadamente de un semiconductor, y el hoyo resultante tiene un giro que puede adoptar dos estados, arriba y abajo:análogo a los valores 0 y 1 en bits clásicos. En el nuevo tipo de qubit, estos giros se pueden acoplar selectivamente, a través de un fotón, por ejemplo, a otros giros sintonizando sus frecuencias de resonancia.
Esta capacidad es vital, ya que la construcción de una poderosa computadora cuántica requiere la capacidad de controlar e interconectar selectivamente muchos qubits individuales. La escalabilidad es particularmente necesaria para reducir la tasa de error en los cálculos cuánticos.
Manipulación de centrifugado ultrarrápida
Los investigadores también pudieron usar el interruptor eléctrico para manipular los qubits de giro a una velocidad récord. "El giro se puede voltear coherentemente de arriba a abajo en tan solo un nanosegundo, ", dice el líder del proyecto, el profesor Dominik Zumbühl del Departamento de Física de la Universidad de Basilea." Eso permitiría hasta mil millones de conmutaciones por segundo. Por lo tanto, la tecnología Spin qubit ya se está acercando a las velocidades de reloj de las computadoras convencionales actuales ".
Por sus experimentos, los investigadores utilizaron un nanoalambre semiconductor hecho de silicio y germanio. Producido en TU Eindhoven, el alambre tiene un diámetro minúsculo de unos 20 nanómetros. Como el qubit también es extremadamente pequeño, En principio, debería ser posible incorporar millones o incluso miles de millones de estos qubits en un chip.
