Las computadoras cuánticas basadas en Spin tienen el potencial de abordar problemas matemáticos difíciles que no se pueden resolver usando computadoras comunes, pero quedan muchos problemas para hacer que estas máquinas sean escalables. Ahora, un grupo internacional de investigadores dirigido por el Centro RIKEN para Ciencia de Materia Emergente tienediseñaron una nueva arquitectura para la computación cuántica. Al construir un dispositivo híbrido hecho de dos tipos diferentes de qubit, el elemento informático fundamental de las computadoras cuánticas, han creado un dispositivo que puede inicializarse y leerse rápidamente, y que al mismo tiempo mantiene un altocontrolar la fidelidad
En una era en la que las computadoras convencionales parecen estar llegando a un límite, las computadoras cuánticas, que realizan cálculos utilizando fenómenos cuánticos, se han promocionado como posibles reemplazos, y pueden abordar los problemas de una manera muy diferente y potencialmente mucho más rápida.Sin embargo, ha resultado difícil escalarlos al tamaño requerido para realizar cálculos en el mundo real.
En 1998, Daniel Loss, uno de los autores del estudio actual, presentó una propuesta, junto con David DiVincenzo de IBM, para construir una computadora cuántica utilizando los espines de electrones incrustados en un punto cuántico, un pequeñopartícula que se comporta como un átomo, pero que puede manipularse, de modo que a veces se les llama "átomos artificiales". En el tiempo transcurrido desde entonces, Loss y su equipo se han esforzado por construir dispositivos prácticos.
Existen varias barreras para desarrollar dispositivos prácticos en términos de velocidad. Primero, el dispositivo debe poder inicializarse rápidamente. La inicialización es el proceso de poner un qubit en un cierto estado, y si eso no se puede hacer rápidamente,ralentiza el dispositivo. En segundo lugar, debe mantener la coherencia durante el tiempo suficiente para realizar una medición. La coherencia se refiere al enredo entre dos estados cuánticos y, en última instancia, esto se usa para realizar la medición, por lo que si los qubits se vuelven decoherentes debido al ruido ambiental, por ejemplo, el dispositivo deja de tener valor y, finalmente, el estado final del qubit debe poder leerse rápidamente.
Si bien se han propuesto varios métodos para construir una computadora cuántica, el propuesto por Loss y DiVincenzo sigue siendo uno de los más prácticos, ya que se basa en semiconductores, para los cuales ya existe una gran industria.
Para el estudio actual, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , el equipo combinó dos tipos de qubits en un solo dispositivo. El primero, un tipo de qubit de giro único llamado qubit de pérdida-DiVincenzo, tiene una fidelidad de control muy alta, lo que significa que está en un estado claro, lo que lo hacees ideal para cálculos y tiene un tiempo de decoherencia prolongado, por lo que permanecerá en un estado determinado durante un tiempo relativamente largo antes de perder su señal al medio ambiente. Desafortunadamente, la desventaja de estos qubits es que no se pueden inicializar rápidamente en un estadoo leer en voz alta. El segundo tipo, llamado qubit singlete-triplete, se inicializa y lee rápidamente, pero se vuelve rápidamente coherente. Para el estudio, los científicos combinaron los dos tipos con un tipo de puerta cuántica conocida como puerta de fase controlada, lo que permitió que los estados de espín se enredaran entre los qubits en un tiempo lo suficientemente rápido como para mantener la coherencia, permitiendo que el estado del qubit de un solo espín se lea mediante la medición rápida de qubit de singlete-triplete.
Según Akito Noiri de CEMS, el autor principal del estudio, "con este estudio hemos demostrado que se pueden combinar diferentes tipos de puntos cuánticos en un solo dispositivo para superar sus limitaciones respectivas. Esto ofrece información importante que puede contribuir ala escalabilidad de las computadoras cuánticas "
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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