Investigaciones recientes ofrecen un nuevo giro en el uso de estructuras semiconductoras a nanoescala para construir computadoras y dispositivos electrónicos más rápidos. Literalmente.

Investigadores de la Universidad de Pittsburgh y la Universidad Tecnológica de Delft revelan en la edición en línea del 17 de febrero de Nanotecnología de la naturaleza un nuevo método que conserva mejor las unidades necesarias para alimentar la electrónica ultrarrápida, conocido como qubits (pronunciado CUE-bits). El agujero gira en lugar de giros de electrones, puede mantener los bits cuánticos en el mismo estado físico hasta 10 veces más que antes, el informe encuentra.

"Previamente, nuestro grupo y otros han utilizado giros de electrones, pero el problema era que interactuaban con espines de núcleos, y, por lo tanto, era difícil preservar la alineación y el control de los espines de los electrones, "dijo Sergey Frolov, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias Kenneth P. Dietrich de Pitt, quien hizo el trabajo como becario postdoctoral en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos.

Mientras que los bits de computación normales tienen valores matemáticos de cero o uno, los bits cuánticos viven en una vaga superposición de ambos estados. Es esta cualidad, dijo Frolov, lo que les permite realizar varios cálculos a la vez, ofreciendo una velocidad exponencial sobre las computadoras clásicas. Sin embargo, Mantener el estado del qubit el tiempo suficiente para realizar cálculos sigue siendo un desafío de larga data para los físicos.

"Para crear una computadora cuántica viable, la demostración de bits cuánticos de larga duración, o qubits, es necesario, "dijo Frolov." Con nuestro trabajo, nos hemos acercado un paso más ".

Los agujeros dentro del agujero gira Frolov explicó, son espacios literalmente vacíos que quedan cuando se eliminan los electrones. Usando filamentos extremadamente delgados llamados nanocables InSb (antimonuro de indio), los investigadores crearon un dispositivo similar a un transistor que podría transformar los electrones en huecos. Luego colocaron con precisión un agujero en una caja a nanoescala llamada "un punto cuántico" y controlaron el giro de ese agujero utilizando campos eléctricos. Este enfoque, que presenta un tamaño a nanoescala y una mayor densidad de dispositivos en un chip electrónico, es mucho más ventajoso que el control magnético. que se ha empleado habitualmente hasta ahora, dijo Frolov.

"Nuestra investigación muestra que los agujeros, o espacios vacíos, puede producir mejores qubits de espín que los electrones para las futuras computadoras cuánticas ".

"Los giros son los imanes más pequeños de nuestro universo. Nuestra visión para una computadora cuántica es conectar miles de giros, y ahora sabemos cómo controlar un solo giro, "dijo Frolov." En el futuro, nos gustaría ampliar este concepto para incluir varios qubits ".