Investigadores de Google y la Universidad de California en Santa Bárbara han dado un paso importante hacia el objetivo de construir una computadora cuántica a gran escala.

Escribiendo en el diario Ciencia y tecnología cuántica , presentan un nuevo proceso para crear interconexiones superconductoras, que son compatibles con la tecnología qubit superconductora existente.

La carrera para desarrollar la primera computadora cuántica con corrección de errores a gran escala es extremadamente competitiva, y el proceso en sí es complejo. Mientras que las computadoras clásicas codifican datos en dígitos binarios (bits) que existen en uno de dos estados, una computadora cuántica almacena información en bits cuánticos (qubits) que pueden entrelazarse entre sí y colocarse en una superposición de ambos estados simultáneamente.

El problema es que los estados cuánticos son extremadamente frágiles, y cualquier interacción no deseada con el entorno circundante puede destruir esta información cuántica. Uno de los mayores desafíos en la creación de una computadora cuántica a gran escala es cómo escalar físicamente el número de qubits, sin dejar de conectarles señales de control y preservar estos estados cuánticos.

El autor principal, Brooks Foxen, de UC Santa Barbara, dijo:"Hay muchas incógnitas cuando se trata de imaginar exactamente cómo se verá la primera computadora cuántica a gran escala. En el campo qubit superconductor, recién ahora estamos comenzando a explorar sistemas con decenas de qubits, mientras que el objetivo a largo plazo es construir una computadora con millones de qubits.

"Las investigaciones anteriores se han centrado principalmente en diseños en los que los cables de control se enrutan en una sola capa de metal. Los circuitos más interesantes requieren la capacidad de enrutar el cableado en tres dimensiones para que los cables puedan cruzarse entre sí. Resolver este problema sin introducir materiales que reduzcan la calidad de qubits superconductores es un tema candente, y varios grupos han demostrado recientemente posibles soluciones. Creemos que nuestra solución, que es el primero en proporcionar interconexiones totalmente superconductoras con altas corrientes críticas, ofrece la mayor flexibilidad en el diseño de otros aspectos de los circuitos cuánticos ".

A medida que la tecnología de qubit superconductores crece más allá de las cadenas unidimensionales de qubits acoplados al vecino más cercano, Los arreglos bidimensionales de mayor escala son el siguiente paso natural.

Se han construido matrices bidimensionales prototípicas, pero el desafío de enrutar el cableado de control y los circuitos de lectura tiene, hasta aquí, impidió el desarrollo de matrices qubit de alta fidelidad de tamaño 3x3 o más grandes.

El autor principal, el profesor John M Martinis, nombrados conjuntamente en Google y UC Santa Barbara, dijo:"Para permitir el desarrollo de matrices de qubit más grandes, Hemos desarrollado un proceso para fabricar interconexiones totalmente superconductoras que son materialmente compatibles con nuestras existentes, alta fidelidad, aluminio sobre qubits de silicio.

"Este proceso de fabricación abre la puerta a la posibilidad de una estrecha integración de dos circuitos superconductores entre sí o, como sería deseable en el caso de qubits superconductores, la estrecha integración de un dispositivo qubit de alta coherencia con un denso, multicapa dispositivo de enrutamiento de señal ".