Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago, en colaboración con sus colegas de la Universidad de Hamburgo en Alemania, han fotografiado una partícula cuántica exótica, llamada fermión de Majorana, que puede usarse como un bloque de construcción para futuros qubits yeventualmente la realización de computadoras cuánticas. Sus hallazgos se informan en la revista Avances científicos .
Hace más de 50 años, Gordon Moore, el ex CEO de Intel, observó que el número de transistores en un chip de computadora se duplica cada 18 a 24 meses. Esta tendencia, ahora conocida como la Ley de Moore, ha continuado hasta nuestros días,que conducen a transistores que solo tienen unos pocos nanómetros una billonésima parte de un metro de tamaño. A esta escala, las leyes clásicas de la física, que forman la base sobre la que funcionan nuestras computadoras actuales, dejan de funcionar, y sonreemplazado por las leyes de la mecánica cuántica. Hacer transistores aún más pequeños, que se han utilizado en el pasado para aumentar la velocidad de cómputo y el almacenamiento de datos, por lo tanto, ya no es posible.
A menos que los investigadores puedan descubrir cómo usar la mecánica cuántica como la nueva base para la próxima generación de computadoras.
Esta fue la idea básica formulada en 1982 por Richard Feynman, uno de los físicos teóricos más influyentes del siglo 20. En lugar de utilizar bits de computadora clásicos que almacenan información codificada en ceros y unos, uno idearía "bits cuánticos" -o qubits para abreviar: eso utilizaría las leyes de la mecánica cuántica para almacenar cualquier número entre 0 y 1, lo que aumenta exponencialmente la velocidad de computación y conduce al nacimiento de computadoras cuánticas.
"Por lo general, cuando deja caer su teléfono celular, no borra la información en su teléfono", dijo Dirk Morr, profesor de física en la UIC y autor correspondiente en el documento. "Eso es porque los chips en los que se almacena la informaciónen bits de unos y ceros son bastante estables. Se necesita mucho tiempo para convertir un uno en cero y viceversa. Sin embargo, en las computadoras cuánticas, debido a que hay un número infinito de estados posibles para que el qubit esté,la información se puede perder mucho más fácilmente "
Para formar qubits más robustos y confiables, los investigadores han recurrido a los fermiones de Majorana, partículas cuánticas que se producen solo en pares.
"Solo necesitamos un fermión de Majorana por qubit, por lo que tenemos que separarlos unos de otros", dijo Morr.
Al construir qubits a partir de un par de fermiones Majorana, la información puede codificarse de manera confiable, siempre y cuando las Majoranas permanezcan suficientemente separadas.
Para lograr esta separación, y para "representar" un solo fermión de Majorana, es necesario crear un "superconductor topológico", un sistema que pueda conducir corrientes sin pérdidas de energía y, al mismo tiempo, esté vinculado a un"nudo topológico"
"Este nudo topológico es similar al agujero en una dona: puede deformar la dona en una taza de café sin perder el agujero, pero si desea destruir el agujero, debe hacer algo bastante dramático, como comer el donutrosquilla ", dijo Morr.
Para construir superconductores topológicos, los colegas de Morr en la Universidad de Hamburgo colocaron una isla de átomos de hierro magnéticos, de solo decenas de nanómetros de diámetro, en la superficie de renio, un superconductor. El grupo de Morr había predicho eso usando un microscopio de túnel de barrido,uno debería poder imaginar un fermión Majorana como una línea brillante a lo largo del borde de la isla de átomos de hierro. Y esto es exactamente lo que observó el grupo experimental.
"Ser capaz de visualizar estas partículas cuánticas exóticas nos lleva un paso más cerca de construir qubits robustos y, en última instancia, computadoras cuánticas", dijo Morr. "El siguiente paso será descubrir cómo podemos diseñar cuánticamente estos qubits Majorana en cuánticoschips y manipularlos para obtener un aumento exponencial en nuestra potencia informática. Esto nos permitirá abordar muchos problemas que enfrentamos hoy, desde combatir el calentamiento global y pronosticar terremotos hasta aliviar la congestión del tráfico a través de automóviles sin conductor y crear una red de energía más confiable ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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