Los científicos australianos han investigado nuevas direcciones para escalar los qubits, utilizando el acoplamiento espín-órbita de los qubits de átomo, agregando un nuevo conjunto de herramientas al arsenal.

Acoplamiento giro-órbita, el acoplamiento del grado de libertad orbital y de giro de los qubits, permite la manipulación del qubit vía eléctrica, en lugar de campos magnéticos. El uso del acoplamiento dipolo eléctrico entre qubits significa que se pueden colocar más separados, proporcionando así flexibilidad en el proceso de fabricación de chips.

En uno de estos enfoques, publicado en Avances de la ciencia , un equipo de científicos dirigido por el profesor Sven Rogge de la UNSW investigó el acoplamiento espín-órbita de un átomo de boro en silicio.

"Los átomos de boro individuales en el silicio son un sistema cuántico relativamente inexplorado, pero nuestra investigación ha demostrado que el acoplamiento espín-órbita proporciona muchas ventajas para escalar a una gran cantidad de qubits en la computación cuántica ", dice el profesor Rogge. Gerente de Programa en el Centro de Tecnología de Computación y Comunicación Cuántica (CQC2T).

Siguiendo los resultados anteriores del equipo de UNSW, publicado el mes pasado en Revisión física X , El grupo de Rogge se ha centrado ahora en aplicar una lectura rápida del estado de giro (1 o 0) de solo dos átomos de boro en un circuito extremadamente compacto, todo alojado en un transistor comercial.

"Los átomos de boro en el silicio se acoplan de manera eficiente a los campos eléctricos, permitiendo la manipulación rápida de qubit y el acoplamiento de qubit a grandes distancias. La interacción eléctrica también permite el acoplamiento a otros sistemas cuánticos, abriendo las perspectivas de los sistemas cuánticos híbridos, "dice Rogge.

Otra pieza de investigación reciente del equipo de la profesora Michelle Simmons en la UNSW también ha destacado el papel del acoplamiento de la órbita de espín en los qubits basados ​​en átomos en el silicio. esta vez con qubits de átomos de fósforo. La investigación fue publicada recientemente en npj Información cuántica .

La investigación reveló resultados sorprendentes. Para los electrones en el silicio, y en particular los unidos a qubits donantes de fósforo, el control de la órbita de espín se consideraba comúnmente como débil, dando lugar a una vida útil de centrifugado de segundos. Sin embargo, Los últimos resultados revelaron un acoplamiento previamente desconocido del espín del electrón a los campos eléctricos que se encuentran típicamente en arquitecturas de dispositivos creadas por electrodos de control.

"Mediante la alineación cuidadosa del campo magnético externo con los campos eléctricos en un dispositivo de ingeniería atómica, encontramos un medio para extender la vida útil de estos centrifugados a minutos, "dice la profesora Michelle Simmons, Director, CQC2T.

"Dados los largos tiempos de coherencia de espín y los beneficios tecnológicos del silicio, este acoplamiento recién descubierto del espín donante con campos eléctricos proporciona una vía para las técnicas de resonancia de espín impulsadas eléctricamente, prometedora alta selectividad de qubit, "dice Simmons.

Ambos resultados destacan los beneficios de comprender y controlar el acoplamiento de órbitas de espín para arquitecturas de computación cuántica a gran escala.

Comercialización de la propiedad intelectual de la computación cuántica de silicio en 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). Su objetivo es producir un dispositivo prototipo de 10 qubit en silicio para 2022 como el precursor de una computadora cuántica basada en silicio a escala comercial.

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.