La computación cuántica avanza con nuevos cúbits con agujeros
Las capacidades de procesamiento de los superordenadores actuales pueden ser abrumadoras, pero se espera que los ordenadores cuánticos superen incluso a las más poderosas de estas máquinas. Con sus capacidades y velocidades de procesamiento enormes, los ordenadores cuánticos podrán resolver problemas que ningún procesador puede resolver en la actualidad. El secreto de la potencia de procesamiento del ordenador cuántico radica en el uso de bits cuánticos o cúbits, partículas subatómicas que son las unidades básicas de la información cuántica. Investigadores apoyados por los proyectos MaGnum y microSPIRE, financiados con fondos europeos, han desarrollado un nuevo sistema potencial para cúbits fiables que utiliza el espín de dichos agujeros. La creación de estos cúbits se describe en su estudio publicado en la revista «Nature Materials».
Agujeros giratorios
Un agujero es la ausencia de un electrón en un material sólido y, por lo tanto, tiene una carga positiva. Aunque los agujeros no son partículas reales, tienen muchas propiedades en común con los electrones. Interactúan cuando se acercan entre sí y también tienen la propiedad mecánica cuántica llamada espín. Los agujeros en los materiales como el germanio metaloide son excelentes candidatos para cúbits de espín. Los científicos crearon una nanoestructura de varias capas de germanio y silicio, lo que les permitió confinar agujeros en una región prácticamente bidimensional. El autor principal del estudio, Daniel Jirovec, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria que es el coordinador del proyecto MaGnum, describió su colaboración con el Laboratorio de Epitaxia y Espintrónica de Nanoestructuras sobre Silicio (L-NESS) en la Universidad Politécnica de Milán, que es la coordinadora del proyecto microSPIRE. «Nuestros colegas del L-NESS colocaron varias mezclas diferentes de silicio y germanio de solo unos pocos nanómetros de espesor una encima de la otra. Eso nos permite confinar los agujeros a la capa rica en germanio del medio», explicó Jirovec en una noticia publicada en «HPCwire». «En la parte superior, agregamos pequeños cables eléctricos, las denominadas puertas, para controlar el movimiento de los agujeros con la aplicación de voltaje. Los agujeros con carga eléctrica positiva reaccionan al voltaje y se pueden mover con gran precisión dentro de su capa». El equipo de investigación utilizó esta técnica para acercar dos agujeros entre sí para que sus espines interactuaran, creando así un cúbit de espín. Lo más importante es que lograron crear el cúbit a partir de los dos espines de los agujeros que interactúan utilizando menos de diez militeslas de fuerza de campo magnético, un valor sustancialmente más débil que los campos magnéticos de otras configuraciones de cúbits. «Al utilizar nuestra configuración de germanio en capas, podemos reducir la intensidad del campo magnético requerida y, por lo tanto, permitir la combinación de nuestro cúbit con superconductores que, por lo general, son inhibidos por los campos magnéticos fuertes», afirmó Jirovec, al destacar la importancia de este logro. El proyecto MaGnum (Majorana bound states in Ge/SiGe heterostructures) de dos años de duración, finalizó en marzo de 2021. El proyecto microSPIRE (micro-crystals Single Photon InfraREd detectors) finaliza en octubre de 2021. Para más información, consulte: Proyecto MaGnum Página web del proyecto microSPIRE
Palabras clave
MaGnum, microSPIRE, espín del agujero, cuántica, cúbit de espín, germanio, silicio, campo magnético
