Científicos de NUST MISIS (Rusia) junto con colegas de Suecia, Hungría y EE. UU., encontró una forma de fabricar qubits estables que funcionan a temperatura ambiente, en contraste con la mayoría de análogos existentes. Esto abre nuevas perspectivas para la creación de una computadora cuántica. Es más, los resultados de la investigación ya se pueden utilizar para crear magnetómetros de alta precisión, biosensores y nuevas tecnologías cuánticas de Internet. El artículo se publica en Comunicaciones de la naturaleza .

Un bit cuántico (qubit) es la unidad de almacenamiento de datos más pequeña en los sistemas cuánticos, análogo al conocido bit en los procesos informáticos clásicos. Hasta aquí, solo se han creado prototipos de una computadora cuántica, pero los científicos están de acuerdo en que en el futuro, una computadora así tendrá capacidades informáticas increíbles. Al mismo tiempo, Las tecnologías cuánticas ya se utilizan en varias áreas, como líneas de comunicación ultraseguras.

Uno de los principales problemas es la inestabilidad de los qubits y las condiciones de temperatura extremadamente bajas necesarias para su funcionamiento. Hoy dia, los tipos más populares de qubits son los de materiales superconductores o de átomos individuales. Tanto el primero como el segundo existen solo a temperaturas extremadamente bajas, requiriendo enormes costos para el enfriamiento constante del sistema. Los materiales semiconductores pueden convertirse en un análogo prometedor. Por ejemplo, se sabe que se puede crear un qubit en un defecto puntual en una red de diamante. El defecto se produce debido a la sustitución de un átomo de carbono (C) por un átomo de nitrógeno (N), con un defecto, vacante (V) cercana. Ya se demostró que un qubit de este tipo funcionaría con éxito a temperatura ambiente.

Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología MISIS (Rusia) y la Universidad de Linköping (Suecia) junto con colegas de Hungría y EE. UU. Encontraron una manera de fabricar qubits de semiconductores estables utilizando otro material. carburo de silicio (SiC). Esto es mucho más simple y rentable en comparación con el diamante. SiC ya se consideraba un material prometedor para la creación de qubits, pero a veces, tales qubits se degradaron inmediatamente a temperatura ambiente. Por eso, Los científicos tenían como objetivo descubrir la modificación estructural que garantizaría un funcionamiento estable de los qubits.

"Para crear un qubit, un defecto puntual en una red cristalina se excita con láser, y cuando se emite un fotón, este defecto comienza a iluminarse. Previamente se demostró que se observan seis picos en la luminiscencia de SiC, nombrado de PL1 a PL6, respectivamente. Descubrimos que esto se debe a un defecto específico, donde una sola capa atómica 'desplazada', llamado falla de apilamiento, aparece cerca de dos posiciones vacantes en la celosía, ", dice el profesor Igor Abrikosov de la Universidad de Linköping.

Ahora que se sabe qué característica estructural hará que los qubits de SiC funcionen a temperatura ambiente, esta característica se puede crear artificialmente, por ejemplo, mediante deposición de vapor químico. Este desarrollo abre nuevas perspectivas para la creación de una computadora cuántica capaz de funcionar a temperatura ambiente. Es más, según los científicos, los resultados ya se pueden utilizar para crear magnetómetros de alta precisión, biosensores y nuevas tecnologías cuánticas de Internet.