Física

Los científicos descubren una nueva forma de hacer que la computación cuántica funcione a temperatura ambiente

Los científicos descubren una nueva forma de hacer que la computación cuántica funcione a temperatura ambiente


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La computación cuántica ha sido alabada durante mucho tiempo como el futuro de la computación, tal vez como el futuro de la tecnología. Dicho esto, diseñar una computadora cuántica que funcione en condiciones normales de uso no es una tarea fácil para los investigadores.

Uno de los mayores obstáculos en los que han tenido que trabajar los investigadores de la computación cuántica es el manejo de la temperatura a la que deben funcionar estos dispositivos. Históricamente, las computadoras cuánticas solo han funcionado a temperaturas de laboratorio extremadamente bajas. Alrededor-460 grados Fahrenheit, las computadoras cuánticas encuentran su temperatura de trabajo óptima. Como uno podría adivinar, esa no es una temperatura fácilmente alcanzable para cualquier habitación.

Dicho todo esto, los investigadores acaban de descubrir una nueva forma que permite que las computadoras cuánticas funcionen a temperatura ambiente. Esto podría reducir drásticamente los costos y disminuir la barrera de entrada a la creación de un dispositivo cuántico.

La creación de una computadora cuántica que funcione en condiciones térmicas estándar pone a los investigadores un paso más cerca de escalar la computación cuántica a una variedad de usos masivos.

Entender lo que descubrieron los investigadores

La mayoría de los qubits, que son las partículas cuánticas fundamentales para la función de las computadoras cuánticas, solo operan sobre materiales superconductores. Los superconductores funcionan mejor a temperaturas extremadamente bajas. Para evitar esto, los investigadores estudiaron el uso de defectos en el carburo de silicio para mantener los qubits en sus respectivos lugares. Esto no solo es más simple, sino que también hace que las máquinas sean mucho más rentables.

RELACIONADO: LA SINTONIZACIÓN DE CUERDAS DE DIAMANTE COMO LA GUITARRA MEJORA LA MEMORIA CUÁNTICA, RESULTADOS DE ESTUDIO

El carburo de silicio, o SiC, no es nuevo en el mundo de la computación cuántica. Ha sido explorado como un potencial poseedor de qubits para computadoras cuánticas desde hace algún tiempo. Sin embargo, no fue hasta que investigadores de la Universidad de Linköping en Suecia descubrieron que podría modificar ligeramente las propiedades estructurales del carburo de silicio para que mantenga los qubits perfectamente.

En su artículo publicado en Nature, tienen esto que decir sobre su investigación pionera.

"Identificamos un camino alrededor de estos inconvenientes al mostrar que un pozo cuántico diseñado puede estabilizar el estado de carga de un qubit. Usando la teoría funcional de la densidad y estudios experimentales de difracción de rayos X sincrotrón, construimos un modelo para centros de defectos puntuales no atribuidos previamente en silicio carburo como una falla axial de casi apilamiento y mostrar cómo este modelo explica la robustez de estos defectos frente a la fotoionización y la estabilidad a temperatura ambiente ".

Esencialmente, los investigadores están haciendo modificaciones a nivel de átomo en el carburo de silicio para asegurarse de que puedan mantener los qubits en su lugar. Están creando defectos del tamaño de un átomo en el material en el que pueden contener un qubit.

Igor Abrikosov, profesor, asesor científico del laboratorio de Modelado y Desarrollo de Materiales en NUST MISIS, Jefe de la División de Física Teórica del Departamento de Física, Química y Biología de la Universidad de Linköping, lo explicó de esta manera:

“Para crear un qubit, se excita un defecto puntual en una red cristalina con láser, y cuando se emite un fotón, este defecto comienza a emitir luminiscencia. Se demostró previamente que se observan seis picos en la luminiscencia de SiC, denominados de PL1 a PL6, respectivamente. Descubrimos que esto se debe a un defecto específico, donde una sola capa atómica 'desplazada', llamada falla de apilamiento, aparece cerca de dos posiciones vacantes en la red "

En 2019, los investigadores también experimentaron con las modificaciones de tipo a nivel de átomo, pero en el caso anterior, estaban trabajando con diamantes. El beneficio de usar carburo de silicio es que es significativamente más económico que usar diamante.

Los investigadores de @yokohama_saigai han creado y manipulado qubits de espín geométrico en centros de diamante NV a temperatura ambiente y campo magnético cero. Demuestran memorias cuánticas de larga duración a través de puertas holonómicas universales para repetidores cuánticos.https: //t.co/jB14QE3TZq

- Austin Bradley (@AustinToMars) 13 de agosto de 2018

En teoría, todo esto debería funcionar, pero como muchas cosas en el mundo cuántico, probar las teorías de los investigadores es más difícil de lo que piensas.

Lo que les espera a los investigadores

Los conceptos y las matemáticas detrás de la utilización de carburo de silicio para mantener los qubits a temperatura ambiente se verifican, pero los investigadores tienen una serie de obstáculos prácticos que aún se interponen en su camino.

Tienen que desarrollar un proceso que les permita colocar estratégicamente los defectos en el SiC exactamente donde los necesitan. El equipo de investigación tiene que desarrollar esencialmente sus propios procesos para hacer esto, lo que llevará algún tiempo, según el equipo.

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Al final del día, los descubrimientos realizados por el equipo de la Universidad de Linköping todavía se encuentran en sus primeras etapas de demostración de eficacia práctica. Sin embargo, todo parece prometedor, y pronto, los científicos cuánticos podrían tener una forma mucho más fácil de desarrollar la estructura central de las computadoras cuánticas.


Ver el vídeo: ENTREVISTA a Francisco Camacho, astrofísico y científico de datos (Julio 2022).


Comentarios:

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