Muchos dispositivos y avances tecnológicos modernos se basan en la comprensión de la mecánica cuántica. En comparación con los semiconductores, unidades de disco duro o láseres, Los dispositivos cuánticos son diferentes en el sentido de que aprovechan directamente los estados cuánticos. Un gran objetivo del campo es desarrollar una computadora cuántica en funcionamiento, teorizada para superar a las computadoras tradicionales en ciertas tareas computacionales difíciles. Investigadores de la Universidad de Oulu y la Universidad de Aalto han publicado un artículo de revisión sobre la física relacionada con los dispositivos cuánticos en Informes sobre el progreso de la física .

Un concepto central de la mecánica cuántica es el de nivel de energía. Cuando un sistema de mecánica cuántica como un átomo absorbe un cuanto de energía de la luz, se excita de un nivel de energía más bajo a uno más alto. Cambiar la separación entre los niveles de energía se llama modulación de frecuencia. En dispositivos cuánticos, La modulación de frecuencia se utiliza para controlar interacciones. inducir transiciones entre estados cuánticos y diseñar estructuras de energía artificial.

"La base de la modulación de frecuencia de la mecánica cuántica se conoce desde la década de 1930. Sin embargo, El avance de varias tecnologías cuánticas en la década de 2000 ha creado la necesidad de mejores herramientas teóricas para la modulación de frecuencia de los sistemas cuánticos. "dice Matti Silveri, actualmente un investigador postdoctoral de la Universidad de Oulu.

Comprender y usar la modulación de frecuencia es importante para desarrollar dispositivos cuánticos más precisos y puertas cuánticas más rápidas para computadoras cuánticas a pequeña escala en un futuro próximo. El campo de investigación de los dispositivos cuánticos y la informática está creciendo rápidamente y recientemente ha atraído inversiones de importantes empresas tecnológicas como Google, Intel, IBM y Microsoft.

“Queríamos revisar el reciente progreso experimental y teórico con varios tipos de sistemas cuánticos bajo modulación de frecuencia. Esperamos acelerar la investigación en este campo, "dice el docente Sorin Paraoanu de la Universidad de Aalto.

El artículo analiza la física de la modulación de frecuencia en circuitos cuánticos superconductores, átomos ultrafríos, centros de vacantes de nitrógeno en diamantes y resonadores nanoelectromecánicos. Con estas plataformas, los niveles de energía se pueden modular con precisión con voltaje, microondas o láseres en entornos experimentales. Los resultados teóricos del artículo son generales y se pueden aplicar a varios sistemas cuánticos.