Los bits cuánticos ahora son más fáciles de manipular para dispositivos en computación cuántica, gracias a la interacción mejorada de órbita giratoria en silicio.
Un chip de computadora cuántica de silicio tiene el potencial de contener millones de bits cuánticos, o qubits, para un procesamiento de información mucho más rápido que con los bits de las computadoras actuales. Esto se traduce en búsquedas de bases de datos de alta velocidad, mejor seguridad cibernética y simulación de materiales altamente eficientey procesos químicos.
Ahora, grupos de investigación de la Universidad de Purdue, la Universidad Tecnológica de Delft, Países Bajos y la Universidad de Wisconsin-Madison han descubierto que el silicio tiene interacciones únicas de espín-órbita que pueden permitir la manipulación de qubits utilizando campos eléctricos, sin la necesidad de ningúnagentes artificiales.
"Los Qubits codificados en los espines de los electrones tienen una vida especialmente larga en silicio, pero son difíciles de controlar por los campos eléctricos. La interacción de la órbita a los espines es una perilla importante para el diseño de qubits que se pensó que eran pequeños en este material, tradicionalmente ", dijo Rajib Rahman, profesor asistente de investigación en la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Purdue.
La fuerza de la interacción giro-órbita, que es la interacción del giro de un electrón con su movimiento, es un factor importante para la calidad de un qubit. Los investigadores encontraron una interacción giro-órbita más prominente de lo habitual en la superficie del silicio dondelos qubits se encuentran en forma de los llamados puntos cuánticos electrones confinados en tres dimensiones. El laboratorio de Rahman identificó que esta interacción giro-órbita es de naturaleza anisotrópica, lo que significa que depende del ángulo de un campo magnético externo.y fuertemente afectado por los detalles atómicos de la superficie.
"Esta anisotropía puede emplearse para mejorar o minimizar la fuerza de la interacción giro-órbita", dijo Rifat Ferdous, autor principal de este trabajo y asistente de investigación graduada de Purdue en ingeniería eléctrica e informática. La interacción giro-órbita luego afectaqubits.
"Si hay una fuerte interacción giro-órbita, la vida útil del qubit es más corta pero puedes manipularla más fácilmente. Lo contrario sucede con una interacción débil de la órbita giratoria: la vida útil del qubit es más larga, pero la manipulación es más difícil".Dijo Rahman
Los investigadores publicaron sus hallazgos el 5 de junio en Nature Partner Journals - Quantum Information. El equipo de Wisconsin-Madison fabricó el dispositivo de silicio, el equipo de Delft realizó los experimentos y el equipo de Purdue dirigió la investigación teórica de las observaciones experimentales. Este trabajocuenta con el apoyo de la Oficina de Investigación del Ejército, el Departamento de Energía de EE. UU., la Fundación Nacional de Ciencia y el Consejo Europeo de Investigación.
El próximo trabajo en el laboratorio de Rahman se enfocará en aprovechar la naturaleza anisotrópica de las interacciones spin-órbita para mejorar aún más la coherencia y el control de los qubits y, por lo tanto, la ampliación de los chips cuánticos de computadora.
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Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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