La mayoría de las computadoras cuánticas que se desarrollan en todo el mundo solo funcionarán en fracciones de un grado por encima del cero absoluto. Eso requiere una refrigeración multimillonaria y tan pronto como las conecte a los circuitos electrónicos convencionales, se sobrecalentarán instantáneamente.
Pero ahora los investigadores dirigidos por el profesor Andrew Dzurak en UNSW Sydney han abordado este problema.
"Nuestros nuevos resultados abren un camino desde dispositivos experimentales a computadoras cuánticas asequibles para aplicaciones empresariales y gubernamentales del mundo real", dice el profesor Dzurak.
La célula de la unidad de procesador cuántico de prueba de concepto de los investigadores, en un chip de silicio, funciona a 1,5 Kelvin, 15 veces más caliente que la tecnología principal basada en chips de la competencia desarrollada por Google, IBM y otros, que utiliza superconductoresqubits.
"Esto todavía está muy frío, pero es una temperatura que se puede lograr usando solo unos pocos miles de dólares de refrigeración, en lugar de los millones de dólares necesarios para enfriar las virutas a 0.1 Kelvin", explica Dzurak.
"Si bien es difícil de apreciar utilizando nuestros conceptos cotidianos de temperatura, este aumento es extremo en el mundo cuántico"
Se espera que las computadoras cuánticas superen a las convencionales para una variedad de problemas importantes, desde la fabricación de medicamentos de precisión hasta los algoritmos de búsqueda. Sin embargo, diseñar uno que se pueda fabricar y operar en un entorno real representa un desafío técnico importante.
Los investigadores de UNSW creen que han superado uno de los obstáculos más difíciles para que las computadoras cuánticas se conviertan en realidad.
en un artículo publicado en la revista Naturaleza hoy, el equipo de Dzurak, junto con colaboradores en Canadá, Finlandia y Japón, informan una celda de unidad de procesador cuántico de prueba de concepto que, a diferencia de la mayoría de los diseños que se exploran en todo el mundo, no necesita operar a temperaturas inferiores a una décima parte deun Kelvin.
El equipo de Dzurak anunció por primera vez sus resultados experimentales a través del archivo de preimpresión académica en febrero del año pasado. Luego, en octubre de 2019, un grupo en los Países Bajos dirigido por un ex investigador postdoctoral en el grupo de Dzurak, Menno Veldhorst, anunció una similarresultado utilizando la misma tecnología de silicio desarrollada en UNSW en 2014. La confirmación de este comportamiento de 'hot qubit' por parte de dos grupos en lados opuestos del mundo ha llevado a que los dos documentos se publiquen 'consecutivamente' en el mismo número de Naturaleza hoy
Los pares Qubit son las unidades fundamentales de la computación cuántica. Al igual que su análogo informático clásico, el bit, cada qubit caracteriza dos estados, un 0 o un 1, para crear un código binario. Sin embargo, a diferencia de un bit, puede manifestarseambos estados simultáneamente, en lo que se conoce como "superposición"
La celda unitaria desarrollada por el equipo de Dzurak comprende dos qubits confinados en un par de puntos cuánticos incrustados en silicio. El resultado, ampliado, puede fabricarse utilizando las fábricas de chips de silicio existentes, y funcionaría sin la necesidad de varios millones de dólaresenfriamiento. También sería más fácil integrarse con chips de silicio convencionales, que serán necesarios para controlar el procesador cuántico.
Una computadora cuántica que es capaz de realizar los complejos cálculos necesarios para diseñar nuevos medicamentos, por ejemplo, requerirá millones de pares de qubits, y generalmente se acepta que está al menos a una década de distancia. Esta necesidad de millones de qubits presenta un gran problemadesafío para los diseñadores.
"Cada par de qubits agregados al sistema aumenta el calor total generado", explica Dzurak, "y el calor agregado conduce a errores. Esa es principalmente la razón por la cual los diseños actuales deben mantenerse tan cerca del cero absoluto".
La posibilidad de mantener computadoras cuánticas con suficientes qubits para ser útiles a temperaturas mucho más frías que el espacio profundo es desalentadora, costosa y lleva la tecnología de refrigeración al límite.
El equipo de UNSW, sin embargo, ha creado una solución elegante al problema, inicializando y "leyendo" los pares de qubits utilizando túneles de electrones entre los dos puntos cuánticos.
Los experimentos de prueba de principio fueron realizados por el Dr. Henry Yang, del equipo de la UNSW, a quien Dzurak describe como un "brillante experimentalista".
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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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