Un equipo internacional de científicos ha logrado realizar más mejoras en la vida útil de los circuitos cuánticos superconductores. Un requisito previo importante para la realización de computadoras cuánticas de alto rendimiento es que los datos almacenados deben permanecer intactos durante el mayor tiempo posible. Los investigadores, incluyendo al físico de Jülich Dr. Gianluigi Catelani, han desarrollado y probado una técnica que elimina electrones desapareados de los circuitos. Se sabe que acortan la vida útil del qubit. El estudio es publicado en línea por la revista. Ciencias hoy dia.

Las computadoras cuánticas podrían algún día alcanzar velocidades de computación significativamente más altas que las computadoras digitales convencionales al realizar ciertos tipos de tareas. Los circuitos superconductores pertenecen a los candidatos más prometedores para implementar bits cuánticos, conocido como qubits, con el que las computadoras cuánticas pueden almacenar y procesar información. Las altas tasas de error asociadas con los qubits previamente disponibles han limitado hasta ahora el tamaño y la eficiencia de las computadoras cuánticas. Dr. Gianluigi Catelani del Instituto Peter Grünberg (PGI-2) en Jülich, junto con sus colegas ahora ha encontrado una manera de prolongar el tiempo en el que los circuitos superconductores son capaces de almacenar un "0" o un "1" sin errores. Junto a Catelani, el equipo está formado por investigadores que trabajan en los EE. UU. (Instituto de Tecnología de Massachusetts, Laboratorio Lincoln, y la Universidad de California, Berkeley), Japón (RIKEN), y Suecia (Universidad Tecnológica de Chalmers).

Cuando los materiales superconductores se enfrían por debajo de una temperatura crítica específica del material, los electrones se unen para formar pares; entonces la corriente puede fluir sin resistencia. Sin embargo, Hasta ahora no ha sido posible construir circuitos superconductores en los que todos los electrones se agrupen. Los electrones individuales permanecen sin aparear y no pueden fluir sin resistencia. Debido a estas llamadas cuasipartículas, se pierde energía y esto limita la cantidad de tiempo que los circuitos pueden almacenar datos.

Los investigadores han desarrollado y probado una técnica que puede eliminar temporalmente los electrones no apareados del circuito; con la ayuda de pulsos de microondas, en efecto, están "bombeados". Esto da como resultado una mejora triple en la vida útil de los qubits.

"En principio, la técnica se puede poner en práctica de inmediato para todos los qubits superconductores", explicó Catelani, OMS, como físico teórico ha contribuido al análisis e interpretación de los datos experimentales. Sin embargo, enfatizó que la vida útil de los qubits es solo uno de los muchos obstáculos en el desarrollo de computadoras cuánticas complejas. Es más, la nueva técnica significa que las cuasipartículas no se eliminan de forma permanente, pero fluye una y otra vez. Los científicos tienen otra solución lista para resolver este problema:la técnica de bombeo se puede combinar con otro método que atrapa permanentemente las cuasipartículas. Catelani, junto con sus colegas de Jülich y Yale, ya ha analizado y probado una "trampa" de cuasipartículas. Sus resultados fueron publicados en septiembre en la revista Revisión física B (DOI:10.1103 / PhysRevB.94.104516).