Los investigadores han intentado durante muchos años construir una computadora cuántica que la industria pudiera escalar, pero los componentes básicos de la computación cuántica, qubits, todavía no son lo suficientemente robustos para manejar el entorno ruidoso de lo que sería una computadora cuántica.

Una teoría desarrollada hace solo dos años propuso una forma de hacer que los qubits sean más resistentes mediante la combinación de un semiconductor, arseniuro de indio, con un superconductor, aluminio, en un dispositivo plano. Ahora, esta teoría ha recibido apoyo experimental en un dispositivo que también podría ayudar al escalado de qubits.

Esta combinación de semiconductor-superconductor crea un estado de "superconductividad topológica, "que protegería incluso contra cambios leves en el entorno de un qubit que interfieren con su naturaleza cuántica, un problema conocido llamado "decoherencia".

El dispositivo es potencialmente escalable debido a su superficie plana "plana", una plataforma que la industria ya utiliza en forma de obleas de silicio para construir microprocesadores clásicos.

La obra, publicado en Naturaleza , fue dirigido por el laboratorio de Microsoft Quantum en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, que fabricó y midió el dispositivo. El laboratorio de Microsoft Quantum de la Universidad de Purdue desarrolló la heteroestructura semiconductora-superconductora utilizando una técnica llamada epitaxia de haz molecular. y realizó mediciones de caracterización inicial.

Teóricos de la estación Q, un laboratorio de investigación de Microsoft en Santa Bárbara, California, junto con la Universidad de Chicago y el Instituto de Ciencias Weizmann en Israel, también participó en el estudio.

"Debido a que la tecnología de dispositivos semiconductores planos ha tenido tanto éxito en el hardware clásico, varios enfoques para escalar una computadora cuántica después de haber estado construyendo sobre ella, "dijo Michael Manfra, Bill y Dee O'Brien, profesor de Física y Astronomía de la Universidad Purdue, y profesor de ingeniería eléctrica e informática e ingeniería de materiales, que dirige el sitio Microsoft Station Q de Purdue.

Estos experimentos proporcionan evidencia de que el arseniuro de aluminio e indio, cuando se juntan para formar un dispositivo llamado unión Josephson, puede admitir modos cero de Majorana, que los científicos han predicho poseen protección topológica contra la decoherencia.

También se sabe que el aluminio y el arseniuro de indio funcionan bien juntos porque una supercorriente fluye bien entre ellos.

Esto se debe a que, a diferencia de la mayoría de los semiconductores, El arseniuro de indio no tiene una barrera que evite que los electrones de un material entren en otro material. De esta manera, la superconductividad del aluminio puede hacer que las capas superiores de arseniuro de indio, un semiconductor, superconductor, así como.

"El dispositivo aún no funciona como qubit, pero este documento muestra que tiene los ingredientes adecuados para ser una tecnología escalable, "dijo Manfra, cuyo laboratorio se especializa en la construcción de plataformas para, y comprender la física de, próximas tecnologías cuánticas.

Combinando las mejores propiedades de superconductores y semiconductores en estructuras planas, qué industria podría adaptarse fácilmente, podría llevar a hacer escalable la tecnología cuántica. Trillones de interruptores llamados transistores, en una sola oblea permiten actualmente a las computadoras clásicas procesar información.

"Este trabajo es un primer paso alentador hacia la construcción de tecnologías cuánticas escalables, "Dijo Manfra.