Investigadores de la Universidad de Tokio han demostrado que es posible intercambiar un bit cuántico, la unidad mínima de información utilizada por las computadoras cuánticas, entre un circuito superconductor de bits cuánticos y un cuántico en un imán llamado magnón. Este resultado esse espera que contribuya al desarrollo de interfaces cuánticas y repetidores cuánticos.
Los imanes, de uso frecuente en nuestra vida diaria, ejercen una fuerza magnética producida por una gran cantidad de imanes microscópicos, los espines de electrones individuales, que están alineados en la misma orientación. Los movimientos colectivos del conjunto de espines se denominanondas de espín. Un magnón es un cuanto de tales excitaciones, similar a un fotón como un cuántico de luz, es decir, la onda electromagnética. A temperatura ambiente, los movimientos de los espines de electrones pueden verse afectados en gran medida por el calor. Las propiedades de los magnones individuales no tienenha sido estudiado a bajas temperaturas correspondientes al "límite cuántico" donde todas las fluctuaciones de rotación inducidas térmicamente desaparecen.
El grupo de investigación del profesor Yasunobu Nakamura del Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología Avanzadas de la Universidad de Tokio ha logrado por primera vez acoplar un magnón en un imán a un fotón en una cavidad de microondas a una temperatura ultrabaja cercana al cero absoluto -273.14 grados centígrados. Observaron una interacción coherente entre un magnón y un fotón de microondas colocando una esfera ferromagnética de un milímetro de granate de hierro de itrio en una cavidad de microondas a escala de centímetros.
El grupo de investigación además demostró el acoplamiento coherente de un magnón a un circuito de bits cuánticos superconductores. Este último se conoce como un sistema cuántico bien controlable y como uno de los bloques de construcción más prometedores para procesadores cuánticos. El grupo colocó el imán juntoscon el qubit superconductor en una cavidad y el intercambio de información demostrado entre el magnón y el qubit superconductor mediado por la cavidad de microondas.
Los resultados estimularán la investigación sobre el comportamiento cuántico de los magnones en dispositivos espintrónicos y abrirán un camino hacia la realización de interfaces cuánticas y repetidores cuánticos.
* Un imán granate de hierro de iterio; YIG y un qubit superconductor se colocan con una separación de 4 cm. El campo eléctrico en la cavidad interactúa con el qubit, mientras que el campo magnético interactúa con el imán. A una temperatura extremadamente bajade alrededor de -273 grados centígrados, los magnones, es decir, cuantos de las fluctuaciones en el imán, se acoplan coherentemente con el qubit a través del campo electromagnético de la cavidad.
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Materiales proporcionado por La Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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