Ahora es posible colocar millones de bits cuánticos en un solo chip.

Ahora es posible colocar millones de bits cuánticos en un solo chip.
Ahora es posible colocar millones de bits cuánticos en un solo chip.

La carrera global para construir una computadora cuántica verdaderamente práctica está cada vez más avanzada. Investigadores de numerosas instituciones están trabajando en una amplia gama de tecnologías de bits cuánticos. Hasta ahora, no ha habido consenso sobre qué tipo de bit cuántico es el más adecuado para maximizar el potencial de la computación cuántica.

Los bits cuánticos (qubits) son la base de una computadora cuántica: son responsables de procesar, transferir y almacenar datos. Para funcionar correctamente, deben almacenar información de forma fiable y al mismo tiempo procesarla rápidamente. La base del procesamiento rápido de información son las interacciones estables y rápidas entre muchos bits cuánticos cuyos estados pueden controlarse de forma fiable desde el exterior.

Para que una computadora cuántica sea práctica de usar y realice un trabajo suficientemente valioso, millones de bits cuánticos deben caber en un solo chip. Actualmente, los ordenadores cuánticos más avanzados sólo tienen unos pocos cientos de bits cuánticos, lo que significa que sólo pueden realizar cálculos que ya son posibles (y a menudo más eficientes) en los ordenadores convencionales.

Para resolver el problema de ordenar y vincular miles de bits cuánticos, investigadores de la Universidad de Basilea en Suiza, así como del centro SPIN del NCCR (Centro Nacional de Competencia en Investigación) han recurrido a un tipo de bit cuántico que utiliza espín. (momento angular intrínseco) de un electrón o de un hueco. Un agujero es esencialmente la ausencia de un electrón en un semiconductor. Tanto los huecos como los electrones tienen espín, que puede adoptar al menos uno de dos estados: arriba o abajo, análogo al 0 y 1 de los bits clásicos. En comparación con el espín de un electrón, el de un agujero tiene la ventaja de que puede controlarse completamente eléctricamente, sin necesidad de componentes adicionales en el chip.

En 2022, físicos de la Universidad de Basilea lograron demostrar que los espines de los agujeros de un dispositivo electrónico pueden atraparse y utilizarse como bits cuánticos.

Ahora, un equipo formado, entre otros, por Simon Geyer y Andreas Kuhlmann, ambos de la Universidad de Basilea, ha logrado por primera vez una interacción controlable entre dos bits cuánticos dentro de un sistema del tipo descrito.

Dos agujeros de electrones que actúan como bits cuánticos e interactúan entre sí. (Ilustración: NCCR SPIN. CC BY-SA)

Geyer, Kuhlmann y sus colegas presentan los detalles técnicos de su logro en la revista académica Nature Physics, bajo el título “Interacción de intercambio anisotrópico de dos qubits de espín-agujero”. (Fuente: NCYT por increíbles)

 
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