Las computadoras basadas en principios de la mecánica cuántica pueden resolver ciertas tareas de manera particularmente eficiente. Sus portadores de información, los llamados qubits, no solo tienen los valores "0" y "1, "pero también afirma en el medio, llamados estados de superposición. Sin embargo, mantener tal estado es difícil. Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) ahora han utilizado aluminio granular (apodado grAl) para qubits y han demostrado que este material superconductor tiene un gran potencial para superar los límites anteriores del hardware cuántico. Los investigadores informan en la revista Materiales de la naturaleza .

Las computadoras cuánticas se consideran las computadoras del futuro. En principio, puede procesar grandes cantidades de datos mucho más rápido que con las computadoras clásicas actuales. Mientras que las computadoras clásicas funcionan paso a paso, Se puede considerar que las computadoras cuánticas dan muchos pasos en paralelo, en el llamado paralelismo cuántico. El portador de información de la computadora cuántica es el bit cuántico, qubit en resumen. Para los qubits, no solo los estados "0" y "1" son relevantes, pero también los estados intermedios, la superposición mecánica cuántica de estados. Su procesamiento se realiza de acuerdo con los principios de la mecánica cuántica, como el enredo, que conserva correlaciones instantáneas entre estados qubit a distancias largas arbitrarias.

"Producir qubits que sean lo suficientemente pequeños y que se puedan cambiar lo suficientemente rápido para realizar cálculos cuánticos es un gran desafío, "explica el físico Dr. Ioan Pop, Responsable del grupo de investigación Kinetic Inductance Quantum Systems del Physics Institute (PHI) y del KIT's Institute of Nanotechnology (INT). Una opción prometedora son los circuitos superconductores. Los superconductores son materiales que no tienen resistencia eléctrica a temperaturas extremadamente bajas, por tanto, conducen la electricidad sin pérdidas. Esto es crucial para preservar los estados cuánticos y para interconectar qubits sin problemas, resultando en una mayor potencia de cálculo. Grandes empresas como IBM, Intel, Microsoft y Google están trabajando para ampliar los procesadores cuánticos superconductores.

Una gran dificultad sin embargo, está manteniendo el estado cuántico. Las interacciones con el medio ambiente pueden conducir a la desintegración del estado cuántico, la llamada decoherencia. Cuantos más qubits se utilicen, más difícil es mantener la coherencia. Investigadores del PHI, INT e IPE de KIT y la Universidad Nacional de Investigación y Tecnología MISIS en Moscú ahora han utilizado por primera vez aluminio granular como material superconductor para qubits de alta coherencia. Como informan los científicos en la revista Materiales de la naturaleza , midieron un qubit de fluxonio grAl con un tiempo de coherencia de hasta 30 microsegundos; este es el tiempo en el que el qubit puede permanecer en un estado entre "0" y "1". Este tiempo puede sonar corto, pero en realidad es alentadoramente largo en comparación con el tiempo típico de 0.01 microsegundos requerido para la operación de qubit. “Nuestros resultados muestran que el aluminio granular puede abrir vías de investigación para una nueva clase de diseños de qubit complejos y ayudar a superar las limitaciones actuales de la computación cuántica, "explica el Dr. Ioan Pop del KIT.