En un experimento de prueba de principio, los investigadores de UNSW Australia han demostrado que un pequeño grupo de átomos individuales colocados con mucha precisión en el silicio puede actuar como un simulador cuántico, imitando la naturaleza; en este caso, las extrañas interacciones cuánticas de electronesen materiales
"Anteriormente, este tipo de simulación cuántica exacta no podía realizarse sin interferencia del medio ambiente, que generalmente destruye el estado cuántico", dice el autor principal, el profesor Sven Rogge, director de la Escuela de Física de la UNSW y gerente de programa del Centro ARC deExcelencia para la computación cuántica y la tecnología de comunicación CQC2T.
"Nuestro éxito proporciona una ruta para desarrollar nuevas formas de probar aspectos fundamentales de la física cuántica y diseñar nuevos materiales exóticos, problemas que serían imposibles de resolver incluso utilizando las supercomputadoras más rápidas de la actualidad"
El estudio se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza . El autor principal fue el Dr. Joe Salfi de UNSW y el equipo incluyó a la directora de CQC2T, la Profesora Michelle Simmons, otros investigadores de CQC2T de UNSW y la Universidad de Melbourne, así como investigadores de la Universidad de Purdue en los EE. UU.
Se estudiaron dos átomos de boro dopantes a solo unos pocos nanómetros entre sí en un cristal de silicio. Se comportaron como enlaces de valencia, el "pegamento" que mantiene la materia unida cuando los átomos con electrones no apareados en sus orbitales externos se superponen y unen.
El principal avance del equipo fue poder medir directamente las "nubes" de electrones alrededor de los átomos y la energía de las interacciones del espín, o pequeña orientación magnética, de estos electrones.
También pudieron correlacionar los patrones de interferencia de los electrones, debido a su naturaleza ondulatoria, con su enredo o dependencia mutua entre sí por sus propiedades.
"El comportamiento de los electrones en el chip de silicio coincidía con el comportamiento de los electrones descritos en uno de los modelos teóricos más importantes de materiales en los que los científicos confían, llamado modelo Hubbard", dice el Dr. Salfi.
"Este modelo describe las interacciones inusuales de los electrones debido a sus propiedades ondulatorias y espines. Y una de sus principales aplicaciones es comprender cómo los electrones en una red fluyen sin resistencia, aunque se repelen entre sí", dice.
El equipo también hizo un hallazgo contraintuitivo: que el enredo de los electrones en el chip de silicio aumentaba cuanto más se separaban.
"Esto demuestra un comportamiento extraño que es típico de los sistemas cuánticos", dice el profesor Rogge.
"Nuestra expectativa normal es que aumentar la distancia entre dos objetos los hará menos dependientes, no más".
"Al hacer un conjunto más grande de átomos dopantes en una cuadrícula en un chip de silicio, podríamos realizar una visión propuesta por primera vez en la década de 1980 por el físico Richard Feynman de un sistema cuántico que puede simular la naturaleza y ayudarnos a comprenderla mejor".dice.
La publicación de este último avance hacia el desarrollo de una computadora cuántica basada en silicio en UNSW coincidió con la apertura de los nuevos laboratorios de computación cuántica de la universidad por el Primer Ministro australiano Malcolm Turnbull.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nueva Gales del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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