Los transistores corrientes allanan el camino hacia la fabricación a gran escala de ordenadores cuánticos
Está en marcha una carrera en todo el mundo por crear ordenadores cuánticos que satisfagan las necesidades de la ciencia y la industria futuras. Para lograr este fin, la tecnología cuántica debe ampliarse de forma que evolucione más allá de los ordenadores cuánticos a pequeña escala que se fabrican actualmente solo en entornos académicos controlados. Sin embargo, la fragilidad de los bits cuánticos, la unidad básica de información en un ordenador cuántico, también conocidos como cúbits, ha actuado como un obstáculo para la escalabilidad. Un equipo de investigación de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) y el instituto francés de investigación tecnológica CEA-Leti ha propuesto un nuevo método que permitirá la fabricación de procesadores cuánticos basados en el espín electrónico a nivel industrial. Los investigadores, con el apoyo de los proyectos QLSI, MOS-QUITO y Spin-NANO, financiados con fondos europeos, descubrieron que los transistores normales que se encuentran en todos los teléfonos móviles podrían utilizarse como cúbits. Los hallazgos del equipo están publicados en la revista «Nature Communications».
La importancia de las matrices bidimensionales
Un aspecto importante de esta investigación fue el desarrollo de una matriz bidimensional de puntos cuánticos (cristales semiconductores de tamaño nanométrico que pueden transportar electrones). Los puntos cuánticos ofrecen una solución eficaz para el control del espín de un único electrón. Fabio Ansaloni, de la Universidad de Copenhague y autor principal, explica en una noticia publicada en el sitio web «Phys.org»: «Lo que hemos demostrado es que podemos lograr el control de un único electrón en cada uno de esos puntos cuánticos. Esto es muy importante para el desarrollo de un cúbit, porque una de las posibles formas de crear cúbits es el uso del espín de un único electrón. Así que lograr este objetivo de controlar electrones individuales y hacerlo en matrices bidimensionales de puntos cuánticos era muy importante para nosotros». Con las matrices bidimensionales se puede lograr un avance significativo hacia la corrección de errores en la computación cuántica.
Ordenadores cuánticos escalables
Los investigadores utilizan métodos de fabricación de transistores de silicio para crear cúbits de espín de silicio habilitados por puntos cuánticos. En su artículo, «demostraron ocupaciones de un único electrón en los cuatro puntos cuánticos de un dispositivo de silicio de puerta dividida 2 x 2 fabricado enteramente mediante procesos de fundición de obleas de silicio de 300 mm». Tal y como afirman los científicos en la noticia en «Phys.org»: «En primer lugar, la producción de dispositivos en una fundición industrial es una necesidad. La escalabilidad de un proceso moderno e industrial es fundamental a medida que empecemos a fabricar matrices de mayor tamaño, por ejemplo, para pequeños simuladores cuánticos. En segundo lugar, a la hora de fabricar un ordenador cuántico, se necesita una matriz en dos dimensiones y una forma de conectar el mundo exterior con cada uno de los cúbits. Si se disponen de entre cuatro y cinco conexiones para cada cúbit, se termina teniendo un número poco realista de cables que salen del sistema de baja temperatura. Pero lo que hemos logrado demostrar es que podemos tener una puerta por electrón y que se puede leer y controlar con la misma puerta. Y finalmente, mediante estas herramientas hemos podido mover e intercambiar electrones individuales de una forma controlada alrededor de la matriz, la cual ya representa un reto en sí misma». Anasua Chatterjee, de la Universidad de Copenhague y coautora principal, reconoce la «generosa financiación» de la UE a través de los proyectos QLSI (Quantum Large Scale Integration in Silicon), MOS-QUITO (MOS-based Quantum Information TechnOlogy) y Spin-NANO (Nanoscale solid-state spin systems in emerging quantum technologies). Chatterjee concluye: «Las matrices bidimensionales es un objetivo realmente importante porque estas parecen estar convirtiéndose en algo absolutamente necesario para construir un ordenador cuántico». Para obtener más información, consulte: Proyecto QLSI Sitio web del proyecto MOS-QUITO Sitio web del proyecto Spin-NANO
Palabras clave
QLSI, MOS-QUITO, Spin-NANO, ordenador cuántico, punto cuántico, cúbit, electrón, transistor
