Los investigadores de UNSW en el Centro de Excelencia para la Tecnología de Computación y Comunicación Cuántica CQC2T han demostrado por primera vez que pueden construir qubits de precisión atómica en un dispositivo 3D, otro paso importante hacia una computadora cuántica universal.
El equipo de investigadores, dirigido por la australiana del año 2018 y directora de la profesora CQC2T, Michelle Simmons, ha demostrado que pueden extender su técnica de fabricación de qubit atómico a múltiples capas de un cristal de silicio, logrando un componente crítico del chip 3Darquitectura que introdujeron al mundo en 2015. Esta nueva investigación fue publicada hoy en Nanotecnología de la naturaleza .
El grupo es el primero en demostrar la viabilidad de una arquitectura que utiliza qubits a escala atómica alineados con líneas de control, que son esencialmente cables muy estrechos, dentro de un diseño 3D.
Además, el equipo pudo alinear las diferentes capas en su dispositivo 3D con precisión nanométrica y demostró que podían leer los estados qubit de un solo disparo, es decir, dentro de una sola medición, con muy alta fidelidad.
"La arquitectura de este dispositivo 3D es un avance significativo para los qubits atómicos en silicio", dice el profesor Simmons. "Para poder corregir constantemente los errores en los cálculos cuánticos, un hito importante en nuestro campo, debe podercontrolar muchos qubits en paralelo.
"La única forma de hacer esto es usar una arquitectura 3D, por lo que en 2015 desarrollamos y patentamos una arquitectura entrecruzada vertical. Sin embargo, todavía había una serie de desafíos relacionados con la fabricación de este dispositivo de varias capas. Con estoComo resultado, hemos demostrado que la ingeniería de nuestro enfoque en 3D es posible en la forma en que lo imaginamos hace unos años ".
En este documento, el equipo ha demostrado cómo construir un segundo plano o capa de control sobre la primera capa de qubits.
"Es un proceso muy complicado, pero en términos muy simples, construimos el primer plano y luego optimizamos una técnica para hacer crecer la segunda capa sin afectar las estructuras en la primera capa", explica el investigador y coautor de CQC2T, Dr. JorisKeizer.
"En el pasado, los críticos dirían que eso no es posible porque la superficie de la segunda capa se vuelve muy rugosa, y ya no podrá utilizar nuestra técnica de precisión; sin embargo, en este documento, hemos demostrado quepodemos hacerlo, contrario a las expectativas "
El equipo también demostró que pueden alinear estas capas múltiples con precisión nanométrica.
"Si escribe algo en la primera capa de silicio y luego coloca una capa de silicio encima, aún necesita identificar su ubicación para alinear los componentes en ambas capas. Hemos mostrado una técnica que puede lograr la alineación en menos de 5 nanómetros, quees bastante extraordinario ", dice el Dr. Keizer.
Por último, los investigadores pudieron medir la salida de qubit del dispositivo 3D con lo que se llama un solo disparo, es decir, con una sola medición precisa, en lugar de tener que confiar en promediar millones de experimentos ". Esto nos ayudará aún másampliar más rápido ", explica el Dr. Keizer.
Hacia la comercialización
El profesor Simmons dice que esta investigación es un hito importante en el campo.
"Estamos trabajando sistemáticamente hacia una arquitectura a gran escala que nos llevará a la eventual comercialización de la tecnología".
"Este es un desarrollo importante en el campo de la computación cuántica, pero también es bastante emocionante para SQC", dice el profesor Simmons, quien también es el fundador y director de SQC.
Desde mayo de 2017, la primera empresa de computación cuántica de Australia, Silicon Quantum Computing Pty Limited SQC, ha estado trabajando para crear y comercializar una computadora cuántica basada en un conjunto de propiedad intelectual desarrollada en CQC2T y su propia propiedad intelectual.
"Si bien todavía estamos al menos a una década de distancia de una computadora cuántica a gran escala, el trabajo de CQC2T sigue a la vanguardia de la innovación en este espacio. Resultados concretos como estos reafirman nuestra sólida posición internacional", concluye.
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Materiales proporcionados por Universidad de Nueva Gales del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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