Ingenieros australianos han ampliado drásticamente el tiempo durante el cual se podrían realizar cálculos en un ordenador cuántico de silicio.

En concreto, han creado un nuevo bit cuántico que permanece en una superposición estable diez veces más tiempo de lo logrado anteriormente.

El nuevo bit cuántico, hecho del espín de un solo átomo de silicio y fusionado con un campo electromagnético –conocido como ‘qubit vestido’– conserva la información cuántica durante mucho más tiempo que un átomo ‘desnudo’, abriendo nuevas vías para construir y utilizar los ordenadores cuánticos superpoderosos del futuro.

El avance corresponde a investigadores de la Universidad de Australia de New South Wales (UNSW), y ha sido publicado en Nature Nanotechnology.

«Hemos creado un nuevo bit cuántico, donde el espín de un solo electrón se fusiona con un fuerte campo electromagnético», dijo Arne Laucht, un investigador en la Facultad de Ingeniería Eléctrica y de Telecomunicaciones en la UNSW, y autor principal del artículo. «Este bit cuántico es más versátil y más largo que el electrón solo, y nos permitirá construir ordenadores cuánticos más fiables.»

La construcción de un ordenador cuántico se ha denominado la «carrera espacial del siglo 21 ‘- un reto difícil y ambicioso, con el potencial de ofrecer herramientas revolucionarias para hacer frente a cálculos de otra manera imposibles, útiles para el diseño de fármacos complejos y materiales avanzados, o la búsqueda rápida en bases de datos masivas.

Su velocidad y potencia residen en el hecho de que los sistemas cuánticos pueden alojar múltiples superposiciones de diferentes estados iniciales, que en un ordenador se tratan como entradas, que, a su vez, se procesan todas al mismo tiempo.

«El mayor obstáculo en el uso de los objetos cuánticos para la informática es preservar estas delicadas superposiciones el tiempo suficiente para permitirnos realizar cálculos útiles,» dijo Andrea Morello, líder del equipo de investigación y administrador de programas en el Centro de Computación Cuántica y Tecnología de Comunicación (CQC2T) en la UNSW.

«Nuestro programa de investigación de diez años ya había establecido el bit cuántico de más larga vida en el estado sólido, mediante la codificación de la información cuántica en el espín de un solo átomo de fósforo dentro de un chip de silicio, colocado en un campo magnético estático», dijo.

Laucht y sus colegas fueron más lejos: «Ahora hemos implementado una nueva forma de codificar la información: hemos sometido el átomo a un campo electromagnético muy fuerte, que continua oscilando a frecuencias de microondas, y así hemos ‘redefinido’ el qbit como la orientación del espín con respecto al campo de microondas».

Los resultados son sorprendentes: ya que el campo electromagnético oscila constantemente en una frecuencia muy alta, cualquier ruido o perturbación a una frecuencia diferente resulta en un efecto neto cero. Los investigadores lograron una mejora por un factor de 10 en el intervalo de tiempo durante el cual una superposición cuántica puede ser preservada.

«Este nuevo ‘qubit vestido’ puede ser controlado en una variedad de maneras que serían impracticables con un ‘qubit desvestido'», agregó Morello. «Por ejemplo, se puede controlar simplemente la modulación de la frecuencia del campo de microondas, al igual que en una radio de FM. El ‘qubit desvestido’ requiere en su lugar cambiar la amplitud de los campos de control de encendido y apagado, como una radio AM».

Puesto que el dispositivo se basa en tecnología de silicio estándar, este resultado allana el camino para la construcción de procesadores cuánticos potentes y fiables basados en el mismo proceso de fabricación ya utilizado para los ordenadores de hoy en día.

Fuente: Europa Press