Autor principal del estudio, Alice Mahoney, candidata a doctorado, en los laboratorios de ciencia cuántica del Sydney Nanocience Hub. Crédito:Universidad de Sydney
Un equipo de la Universidad de Sydney y Microsoft, en colaboración con la Universidad de Stanford en EE. UU., ha miniaturizado un componente que es esencial para la ampliación de la computación cuántica. El trabajo constituye la primera aplicación práctica de una nueva fase de la materia, descubierto por primera vez en 2006, los denominados aislantes topológicos.
Más allá de las fases familiares de la materia:sólido, líquido, o gas - los aislantes topológicos son materiales que funcionan como aislantes en la mayor parte de sus estructuras pero tienen superficies que actúan como conductores. La manipulación de estos materiales proporciona una vía para construir los circuitos necesarios para la interacción entre los sistemas cuántico y clásico. vital para construir una computadora cuántica práctica.
El trabajo teórico que sustenta el descubrimiento de esta nueva fase de la materia fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2016.
El componente del equipo de Sydney, acuñó un circulador de microondas, actúa como una rotonda de tráfico, Asegurarse de que las señales eléctricas solo se propaguen en una dirección, en sentido horario o antihorario, según sea necesario. Se encuentran dispositivos similares en estaciones base de telefonía móvil y sistemas de radar, y se requerirá en grandes cantidades en la construcción de computadoras cuánticas. Una gran limitación, hasta ahora, Es que los circuladores típicos son objetos voluminosos del tamaño de una mano.
Esta invención, informado por el equipo de Sydney hoy en la revista Comunicaciones de la naturaleza , representa la miniaturización del dispositivo circulador común por un factor de 1000. Esto se ha hecho aprovechando las propiedades de los aislantes topológicos para reducir la velocidad de la luz en el material. Esta minaturización allana el camino para que muchos circuladores se integren en un chip y se fabriquen en las grandes cantidades que se necesitarán para construir computadoras cuánticas.
Prototipo del circulador de microondas, junto a una moneda australiana de cinco centavos (19,41 mm de diámetro). Crédito:Alice Mahoney / Universidad de Sydney
El líder del equipo de Sydney, Profesor David Reilly, explicó que el trabajo para ampliar la computación cuántica está impulsando avances en áreas relacionadas de la electrónica y la nanociencia.
"No se trata solo de qubits, los bloques de construcción fundamentales para las máquinas cuánticas. La construcción de una computadora cuántica a gran escala también necesitará una revolución en la informática clásica y la ingeniería de dispositivos, "Dijo el profesor Reilly.
"Incluso si tuviéramos millones de qubits hoy, no está claro que tengamos la tecnología clásica para controlarlos. La realización de una computadora cuántica ampliada requerirá la invención de nuevos dispositivos y técnicas en la interfaz clásica cuántica ".
La autora principal del artículo y candidata a doctorado, Alice Mahoney, dijo:"Estos circuladores compactos podrían implementarse en una variedad de plataformas de hardware cuántico, independientemente del sistema cuántico particular utilizado ".
Aún faltan algunos años para una computadora cuántica práctica. Los científicos esperan poder realizar cálculos actualmente irresolubles con computadoras cuánticas que tendrán aplicaciones en campos como la química y el diseño de fármacos. modelización climática y económica, y criptografía.
