El equipo de la profesora Michelle Simmons en UNSW Sydney ha demostrado un sensor compacto para acceder a la información almacenada en los electrones de átomos individuales, un avance que nos acerca un paso más a la computación cuántica escalable en silicio.

La investigación, realizado dentro del grupo Simmons en el Centro de Excelencia para Tecnología de Computación y Comunicación Cuántica (CQC2T) con Ph.D. estudiante Prasanna Pakkiam como autora principal, fue publicado hoy en la prestigiosa revista Revisión física X .

Los bits cuánticos (o qubits) hechos de electrones alojados en átomos individuales en semiconductores son una plataforma prometedora para computadoras cuánticas a gran escala, gracias a su estabilidad duradera. La creación de qubits colocando y encapsulando con precisión átomos de fósforo individuales dentro de un chip de silicio es un enfoque australiano único que el equipo de Simmons ha estado liderando a nivel mundial.

Pero agregar todas las conexiones y puertas requeridas para escalar la arquitectura del átomo de fósforo iba a ser un desafío, hasta ahora.

"Para monitorear incluso un qubit, tienes que construir múltiples conexiones y puertas alrededor de átomos individuales, donde no hay mucho espacio, "dice el profesor Simmons." Además, necesita qubits de alta calidad en las proximidades para que puedan comunicarse entre sí, lo que solo se puede lograr si tiene la menor infraestructura de puertas a su alrededor ".

En comparación con otros enfoques para hacer una computadora cuántica, El sistema de Simmons ya tenía una densidad de puertas relativamente baja. Sin embargo, la medición convencional aún requería al menos 4 puertas por qubit:1 para controlarlo y 3 para leerlo.

Al integrar el sensor de lectura en una de las puertas de control, el equipo de UNSW ha podido reducirlo a solo dos puertas:1 para control y 1 para lectura.

"Nuestro sistema no solo es más compacto, pero al integrar un circuito superconductor adjunto a la puerta, ahora tenemos la sensibilidad para determinar el estado cuántico del qubit midiendo si un electrón se mueve entre dos átomos vecinos, "afirma el autor principal Pakkiam.

"Y hemos demostrado que podemos hacer esto en tiempo real con una sola medición, un solo disparo, sin la necesidad de repetir el experimento y promediar los resultados".

"Esto representa un gran avance en la forma en que leemos la información incorporada en nuestros qubits, ", concluye Simmons." El resultado confirma que la lectura de qubits de puerta única ahora está alcanzando la sensibilidad necesaria para realizar la corrección de error cuántica necesaria para una computadora cuántica escalable ".

La primera empresa de computación cuántica de Australia

Desde mayo de 2017, La primera empresa de computación cuántica de Australia, Silicon Quantum Computing Pty Limited (SQC), ha estado trabajando para crear y comercializar una computadora cuántica basada en un conjunto de propiedad intelectual desarrollado en el Centro Australiano de Excelencia para Tecnología de Computación y Comunicación Cuántica (CQC2T).

Ubicado con CQC2T en el campus de la UNSW en Sydney, SQC está invirtiendo en una cartera de proyectos de desarrollo de tecnología paralelos liderados por investigadores cuánticos líderes en el mundo, incluida la profesora australiana del año y laureada Michelle Simmons. Su objetivo es producir un dispositivo de demostración de 10 qubit en silicio para 2022 como el precursor de una computadora cuántica basada en silicio a escala comercial.

SQC cree que la computación cuántica finalmente tendrá un impacto significativo en la economía global, con posibles aplicaciones en el diseño de software, aprendizaje automático, programación y planificación logística, análisis financiero, modelado del mercado de valores, verificación de software y hardware, modelado climático, diseño y prueba rápidos de fármacos, y detección y prevención tempranas de enfermedades.

Creado a través de una coalición única de gobiernos, corporaciones y universidades, SQC compite con algunas de las mayores multinacionales tecnológicas y laboratorios de investigación extranjeros.

Además de desarrollar su propia tecnología patentada y propiedad intelectual, SQC continuará trabajando con CQC2T y otros participantes en los ecosistemas de Computación Cuántica de Australia e Internacional, para construir y desarrollar una industria de computación cuántica de silicio en Australia y, por último, para llevar sus productos y servicios a los mercados globales.