Un átomo de bismuto en un trozo de cristal de silicio. La gran nube de color verde claro muestra las posibles posiciones de la función de onda del electrón ligado, y la flecha violeta es su giro. El giro nuclear de bismuto (flecha azul) puede inclinarse en diez direcciones diferentes, se muestra en rojo y amarillo. Obra de Manuel Vögtli (LCN).
Un equipo de científicos del Centro de Nanotecnología de Londres y el Laboratorio Nacional de Campo Magnético Alto (NHMFL) en Florida ha descubierto una forma nueva y más eficiente de codificar información cuántica dentro del silicio.
A pesar de ser compatible con los chips de silicio que nos rodean, el elemento químico bismuto se ha pasado por alto hasta la fecha a favor de los átomos de fósforo en la carrera hacia las tecnologías cuánticas. Esto se debe a que la microelectrónica actual utiliza fósforo disuelto en silicio.
Sin embargo, los investigadores ahora han descubierto que los átomos de bismuto superan a los átomos de fósforo. El bismuto es el átomo estable más pesado y tiene un "giro" nuclear correspondientemente grande. Su giro cuántico es como una pequeña aguja de brújula que puede existir en uno de los diez estados correspondientes a diferentes inclinaciones (ver imagen a continuación) en lugar de las dos direcciones disponibles para un núcleo de fósforo. Esto permite que los núcleos de bismuto almacenen mucha más información cuántica que los núcleos de fósforo.
La investigación, que se describe en la revista Materiales de la naturaleza y en un próximo artículo en Cartas de revisión física , revela el potencial de los átomos de bismuto para construir una computadora cuántica.
Las observaciones conducen a la sugerencia de un "equipo de ensueño" que utiliza átomos de bismuto y fósforo en el silicio. Como son diferentes, pueden manipularse de forma independiente. El bismuto almacenaría información cuántica mientras que el fósforo controla el flujo de información.
El autor principal, el Dr. Gavin Morley, del Centro de Nanotecnología de Londres, dijo:“Los obstáculos experimentales que hemos superado en nuestra investigación incluyen el uso de bismuto en silicio para la preparación, control y almacenamiento de información cuántica. En este caso, cuanto más grande, mejor porque el núcleo más grande de bismuto proporciona más espacio para almacenar información cuántica ".
El coautor Marshall Stoneham dijo:“Si se pudiera construir una computadora cuántica, podría resolver algunos problemas que durante mucho tiempo se han considerado imposibles. Tener un tipo de átomo para almacenar información cuántica en silicio, y otro tipo de control es como llevar a una segunda persona a una conversación de un solo hombre:¡mucho más interesante! "
