Durante décadas, los científicos han sabido que una computadora cuántica, un dispositivo que almacena y manipula información en objetos cuánticos como átomos o fotones, teóricamente podría realizar ciertos cálculos mucho más rápido que los esquemas informáticos actuales. Pero construir las "partes" de una computadora cuántica es una tarea de investigación monumental. Un enfoque prometedor implica el uso de la propiedad de "giro" cuántico de los centros de vacantes de nitrógeno (NV) en diamantes para almacenar y procesar datos. Pero la ubicación adecuada de estos centros es un gran desafío. Recientemente, los investigadores construyeron cadenas de centros NV en diamante con más precisión que cualquier esfuerzo anterior.

La tecnología de nanofotónica de diamante es un competidor importante para las futuras computadoras ópticas. Este trabajo proporciona una vía totalmente adecuada para la producción a gran escala de puertas lógicas cuánticas para computadoras cuánticas que se acercan al poder de la mente humana.

Los científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts crearon una vía totalmente adecuada para la producción a gran escala de puertas lógicas cuánticas. Estas puertas son un componente crítico para las arquitecturas de computación cuántica. En el Centro de Nanomateriales Funcionales, los investigadores fabricaron las plantillas a base de silicio. Usaron las plantillas para modelar los centros NV. Las plantillas poseían características tan pequeñas como 2 nanómetros, casi 10 veces más pequeñas que cualquier demostración anterior. Estos dispositivos son compatibles con las densidades requeridas para las computadoras cuánticas.

Dentro de los diamantes las vacantes de nitrógeno tienen estados de espín de electrones que podrían ser útiles para futuras computadoras cuánticas. Los niveles de triplete de espín de electrones NV se pueden manipular fácilmente para crear estados de larga duración (que exceden los milisegundos) a temperatura ambiente e incluso estados más prolongados (que se acercan a un segundo) a la temperatura del nitrógeno líquido. Para extender este enfoque para crear más qubits, Los investigadores idearon una técnica de fabricación que produjo conjuntos bien espaciados de varios NV. El espaciado es necesario para permitir que los estados se acoplen para que duren más. Su técnica se basa en máscaras producidas a partir de 270 nanómetros de espesor, plantillas a base de silicona, permitiendo que los defectos de 1 nanómetro se empaqueten en la superficie.

El enfoque del equipo combinó el medio máximo de ancho completo bajo de la implantación de la punta de microscopía de fuerza atómica con el patrón rápido disponible mediante la litografía por haz de electrones. El equipo utilizó las plantillas para alcanzar un régimen en el que la distribución de nitrógeno ya no está limitada por el tamaño de la abertura en la plantilla, sino por el proceso básico de dispersión de nitrógeno implantado en la red de diamantes. El trabajo del equipo abre la puerta a la creación escalable de conjuntos de espines aislados para la computación cuántica de próxima generación.