Qubits, o bits cuánticos, son los bloques de construcción clave que se encuentran en el corazón de cada computadora cuántica. Para realizar un cálculo, las señales deben dirigirse hacia y desde los qubits. Al mismo tiempo, estos qubits son extremadamente sensiblesa la interferencia de su entorno, y deben protegerse de las señales no deseadas, en particular de los campos magnéticos. Por lo tanto, es un problema grave que los dispositivos construidos para proteger qubits de las señales no deseadas, conocidos como dispositivos no recíprocos, estén produciendo campos magnéticos., tienen varios centímetros de tamaño, lo cual es problemático, dado que se requiere una gran cantidad de tales elementos en cada procesador cuántico. Ahora, los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria, simultáneamente con grupos competidores en Suiza yEstados Unidos, ha reducido el tamaño de los dispositivos no recíprocos en dos órdenes de magnitud. Su dispositivo, cuya función se compara con la de una rotonda de tráfico para fotografíans, tiene un tamaño de aproximadamente una décima de milímetro y, quizás lo más importante, no es magnético.Su estudio fue publicado en la revista de acceso abierto Comunicaciones de la naturaleza .
Cuando los investigadores desean recibir una señal, por ejemplo, un fotón de microondas, desde un qubit, pero también evitan que el ruido y otras señales espurias regresen de la misma manera hacia el qubit, utilizan dispositivos no recíprocos, como aisladores o circuladores.los dispositivos controlan el tráfico de la señal, de forma similar a la forma en que se regula el tráfico en la vida cotidiana. Pero en el caso de una computadora cuántica, no son los automóviles los que causan el tráfico, sino los fotones en las líneas de transmisión ". Imagine una rotonda en la que solo puede conduciren sentido antihorario ", explica el primer autor, el Dr. Shabir Barzanjeh, que es un postdoc en el grupo del profesor Johannes Fink en IST Austria." En la salida número uno, en la parte inferior, está nuestro qubit. Su débil señal puede ir a la salida número dos en elarriba. Pero una señal que viene de la salida número dos no puede viajar por el mismo camino de regreso al qubit. Se ve obligada a viajar en sentido antihorario, y antes de llegar a la salida uno, se encuentra con la salida 3. Allí, la bloqueamos y seguimosde aquí para alládañando el qubit "
Las 'rotondas' que el grupo ha diseñado consisten en circuitos de aluminio en un chip de silicio y son las primeras en basarse en osciladores micromecánicos: dos pequeños haces de silicio oscilan en el chip como las cuerdas de una guitarra e interactúan con el circuito eléctricoEstos dispositivos son de tamaño pequeño, de solo una décima de milímetro de diámetro, una de las principales ventajas que tiene el nuevo componente sobre sus predecesores tradicionales, que tenían unos centímetros de ancho.
Actualmente, solo unos pocos qubits se han utilizado para probar los principios de las computadoras cuánticas, pero en el futuro, miles o incluso millones de qubits se conectarán entre sí, y muchos de estos qubits requerirán su propio circulador ". Imagine construir unprocesador que tiene millones de componentes de ese tamaño en centímetros. Sería enorme y poco práctico ", dice Shabir Barzanjeh." Usar nuestros circuladores en chip no magnéticos y muy compactos en su lugar hace la vida mucho más fácil ". Sin embargo, es necesario superar algunos obstáculos antes.los dispositivos se utilizarán para esta aplicación específica. Por ejemplo, el ancho de banda de señal disponible actualmente es aún bastante pequeño, y las potencias de unidad requeridas podrían dañar los qubits. Sin embargo, los investigadores confían en que estos problemas se resolverán.
El profesor Johannes Fink se unió a IST Austria a principios de 2016. Él y su grupo estudian física cuántica en dispositivos eléctricos, mecánicos y ópticos basados en chips con el objetivo principal de avanzar e integrar la tecnología cuántica. A principios de este año, recibió un prestigioso premio.ERC Starting Grant por su proyecto para desarrollar un transceptor de fibra óptica para qubits superconductores, así como una beca de investigación de la fundación suiza NOMIS. El Dr. Shabir Barzanjeh recibió una beca Marie Sk? Odowsa-Curie para trabajar en IST Austria.los intereses están en la electrodinámica y optomecánica cuántica de circuitos. Del 12 al 14 de febrero de 2018, Johannes Fink und Shabir Barzanjeh será el anfitrión de la conferencia internacional "Fronteras del circuito QED y Optomechanics" FCQO 2018 en Klosterneuburg con el objetivo de reunir a científicos líderes enel campo.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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