La colaboración de investigación entre la UNSW y la Universidad de Sydney ha superado un obstáculo fundamental para la construcción de computadoras cuánticas en silicio. abriendo el camino para desarrollar aún más las máquinas a escala.

Los dos grupos, dirigido por el profesor David Reilly de la Universidad de Sydney y el profesor Andrew Dzurak de la UNSW, han demostrado que el estado, o valor, de un bit cuántico (qubit) en silicio se puede leer de una manera que elimina la necesidad de tener sensores de lectura junto con los qubits.

El resultado se publica hoy en Nanotecnología de la naturaleza .

El profesor Dzurak dijo:"Este documento ha combinado el uso de una técnica de electrodo de puerta única para leer información, un método desarrollado por el grupo de David Reilly en 2013, con el requisito de lectura de un solo disparo de qubits que se pueden fabricar utilizando un chip de silicio existente tecnología, una capacidad que desarrollamos en 2014. Esta combinación es muy importante para la escalabilidad ".

Los qubits son los componentes básicos de las computadoras cuánticas. Será necesario construir miles de millones de ellos en matrices complejas antes de que estas máquinas futuristas puedan aplicarse para resolver los importantes desafíos que enfrenta la humanidad. incluido el diseño de nuevos medicamentos o la asistencia al desarrollo del aprendizaje automático. Esto presenta problemas de diseño complejos.

Al eliminar la necesidad de sensores de lectura paralelos, el resultado conjunto permite una arquitectura informática mucho más simple, lo que significa que se pueden construir muchos más qubits uno al lado del otro.

El profesor Dzurak dijo que demostrar la lectura de un solo disparo de un qubit en silicio es un resultado cuyo momento había llegado.

"Cuatro equipos de investigación en todo el mundo han desarrollado técnicas de lectura muy similares en silicio básicamente al mismo tiempo, todo basado en la técnica de una sola puerta de David, "Dijo el profesor Dzurak." Dos de ellos en Australia, uno en Francia y otro en los Países Bajos ".

"Este es un gran resultado que muestra que la colaboración científica es clave para lograr una tolerancia a fallas, computadora cuántica universal, "dijo el profesor Reilly, quien ocupa un cargo conjunto en la Universidad de Sydney y es Director del Laboratorio Cuántico de Microsoft.

"Tal máquina no se construirá en un solo laboratorio o en un solo instituto. Requerirá cooperación a escala global, trabajando con algunas de las empresas de tecnología más grandes del mundo ".

Profesor Reilly, también investigador jefe en el Centro de excelencia ARC para sistemas cuánticos de ingeniería, dijo:"Nuestro resultado es una evidencia real de que la masa crítica de personas en Sydney está creando algo más grande que la suma de sus partes. No es solo una actividad paralela en diferentes instituciones".

Profesor Dzurak, quién dirigió el proyecto en UNSW, es Director de la Instalación Nacional de Fabricación de Australia (ANFF) en UNSW e Investigador Jefe en el Centro ARC de Excelencia para Tecnología de Computación y Comunicación Cuántica. Dijo que Sydney tiene uno de los ecosistemas de investigación cuántica más fuertes del mundo.

"No puedo pensar en otra ciudad en el mundo con tanta gente haciendo computación cuántica, ", dijo." Tenemos equipos en UNSW, Sydney, Macquarie y UTS trabajando en todo el espectro:en hardware, control cuántico, medición cuántica hasta software cuántico. Todo está aquí en Sydney ".

El profesor Reilly dijo que esta investigación se está realizando en paralelo con la comercialización de la tecnología.

"Tengo un puesto en Microsoft y Andrew lidera un proyecto con Silicon Quantum Computing. Al trabajar juntos, estamos mostrando una fuerte colaboración académica junto con una economía cuántica emergente, " él dijo.

El profesor Dzurak dijo:"Una de las mejores cosas de este resultado es que ha sido elaborado por personas que vienen a Sydney de todo el mundo, atraído por el fuerte ecosistema de ciencia cuántica que hemos construido aquí ".

El autor principal del artículo y doctorado de la UNSW. estudiante, Anderson West, dijo:"Me atrajo trabajar con el profesor Dzurak y su equipo de los EE. UU., ya que me impresionó mucho lo que estaban haciendo con los qubits de silicio".

El autor para correspondencia, el Dr. Bas Hensen, se unió a UNSW desde los Países Bajos, donde ya se había hecho un nombre al demostrar experimentalmente un principio fundamental de la mecánica cuántica utilizando qubits entrelazados en diamantes. Dijo:"Tenía muchas ganas de involucrarme con qubits en silicio y la UNSW era claramente el lugar ideal para eso".

Dr. Alexis Jouan de la Universidad de Sydney, quien contribuyó a la investigación, es originario de Francia, donde estudió superconductores bidimensionales a alta frecuencia. Dijo:"Estoy muy contento de estar en el grupo Reilly en Sydney, que es uno de los mejores lugares para seguir explorando el mundo cuántico ".