Las computadoras cuánticas con sus promesas de crear nuevos materiales y resolver problemas matemáticos insolubles son el sueño de muchos físicos. Ahora, se están acercando lentamente a realizaciones viables en muchos laboratorios de todo el mundo. Pero aún quedan enormes desafíos por dominar.uno es la construcción de bits cuánticos estables, la unidad fundamental de la computación cuántica llamada qubit para abreviar, que se pueden conectar en red.
en un estudio publicado en Materiales naturales y dirigido por Daniel Jirovec del grupo Katsaros en IST Austria en estrecha colaboración con investigadores del Centro Interuniversitario L-NESS en Como, Italia, los científicos ahora han creado un nuevo y prometedor sistema candidato para qubits confiables.
ausencia giratoria
Los investigadores crearon el qubit usando el giro de los llamados agujeros. Cada agujero es solo la ausencia de un electrón en un material sólido. Sorprendentemente, una partícula cargada negativamente faltante puede tratarse físicamente como si fuera una partícula cargada positivamente.Incluso puede moverse en el sólido cuando un electrón vecino llena el agujero. Así, efectivamente, el agujero descrito como partícula cargada positivamente se está moviendo hacia adelante.
Estos agujeros incluso tienen la propiedad de la mecánica cuántica del espín y pueden interactuar si se acercan entre sí. ”Nuestros colegas de L-NESS colocaron varias mezclas diferentes de silicio y germanio con solo unos pocos nanómetros de espesor una encima de la otra.Eso nos permite confinar los orificios a la capa rica en germanio en el medio ", explica Jirovec." En la parte superior, agregamos diminutos cables eléctricos, las llamadas compuertas, para controlar el movimiento de los orificios al aplicarles voltaje.Los orificios cargados eléctricamente positivamente reaccionan al voltaje y se pueden mover con extrema precisión dentro de su capa ".
Usando este control a nanoescala, los científicos movieron dos agujeros uno cerca del otro para crear un qubit a partir de sus espines interactivos. Pero para que esto funcionara, necesitaban aplicar un campo magnético a toda la configuración. Aquí, su innovadorEl enfoque entra en juego.
Vinculación de Qubits
En su configuración, Jirovec y sus colegas no solo pueden mover los agujeros sino también alterar sus propiedades. Al diseñar diferentes propiedades de los agujeros, crearon el qubit a partir de los dos espines de los agujeros que interactúan utilizando menos de diez militesla de intensidad de campo magnético. Esto esun campo magnético débil en comparación con otras configuraciones de qubit similares, que emplean campos al menos diez veces más fuertes.
¿Pero por qué es eso relevante? "Al usar nuestra configuración de germanio en capas, podemos reducir la intensidad del campo magnético requerida y, por lo tanto, permitir la combinación de nuestro qubit con superconductores, generalmente inhibidos por campos magnéticos fuertes", dice Jirovec. Superconductores: materiales sincualquier resistencia eléctrica: admite la vinculación de varios qubits debido a su naturaleza mecánica cuántica. Esto podría permitir a los científicos construir nuevos tipos de computadoras cuánticas combinando semiconductores y superconductores.
Además de las nuevas posibilidades técnicas, estos qubits de espín de agujero parecen prometedores debido a su velocidad de procesamiento. Con hasta cien millones de operaciones por segundo, así como su larga vida útil de hasta 150 microsegundos, parecen particularmente viables para la computación cuántica.Por lo general, existe una compensación entre estas propiedades, pero este nuevo diseño reúne ambas ventajas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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