En la carrera por producir una computadora cuántica, varios proyectos buscan una forma de crear bits cuánticos, o qubits, que sean estables, lo que significa que no se ven muy afectados por los cambios en su entorno. Esto normalmente necesita elementos no disipativos altamente no lineales capaces de funcionar a temperaturas muy bajas.

En pos de este objetivo, investigadores del Laboratorio de Fotónica y Medidas Cuánticas LPQM (STI / SB) de EPFL, han investigado un condensador cuántico no lineal basado en grafeno, compatible con las condiciones criogénicas de los circuitos superconductores, y basado en materiales bidimensionales (2D). Cuando está conectado a un circuito, este condensador tiene el potencial de producir qubits estables y también ofrece otras ventajas, como ser relativamente más fácil de fabricar que muchos otros dispositivos criogénicos no lineales conocidos, y ser mucho menos sensible a las interferencias electromagnéticas. Esta investigación fue publicada en Materiales y aplicaciones 2D .

Las computadoras digitales normales operan sobre la base de un código binario compuesto por bits con un valor de 0 o 1. En las computadoras cuánticas, los bits se reemplazan por qubits, que puede estar en dos estados simultáneamente, con superposición arbitraria. Esto aumenta significativamente su capacidad de cálculo y almacenamiento para ciertas clases de aplicaciones. Pero hacer qubits no es tarea fácil:los fenómenos cuánticos requieren condiciones altamente controladas, incluidas las temperaturas muy bajas.

Para producir qubits estables, un enfoque prometedor es utilizar circuitos superconductores, la mayoría de los cuales operan sobre la base del efecto Josephson. Desafortunadamente, son difíciles de hacer y sensibles a la perturbación de campos magnéticos extraviados. Esto significa que el circuito final debe estar extremadamente bien protegido tanto térmica como electromagnéticamente, lo que excluye la integración compacta.

En LPQM de EPFL, esta idea de un condensador que es fácil de hacer, Se ha explorado menos voluminoso y menos propenso a interferencias. Consiste en nitruro de boro aislante intercalado entre dos láminas de grafeno. Gracias a esta estructura de sándwich y las propiedades inusuales del grafeno, la carga entrante no es proporcional al voltaje que se genera. Esta no linealidad es un paso necesario en el proceso de generación de bits cuánticos. Este dispositivo podría mejorar significativamente la forma en que se procesa la información cuántica, pero también existen otras aplicaciones potenciales. Podría usarse para crear circuitos de alta frecuencia muy no lineales, hasta el régimen de terahercios, o para mezcladores, amplificadores, y acoplamiento ultra fuerte entre fotones.