Los ingenieros de UNSW han creado un nuevo bit cuántico que permanece en una superposición estable durante 10 veces más tiempo que el logrado anteriormente, ampliando drásticamente el número de cálculos que podrían realizarse en una computadora cuántica de silicio futura.
Los ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur UNSW han creado un nuevo bit cuántico que permanece en una superposición estable durante 10 veces más tiempo que el logrado anteriormente, ampliando drásticamente el tiempo durante el cual los cálculos podrían realizarse en una futura computadora cuántica de silicio.
El nuevo bit cuántico, compuesto por el giro de un solo átomo en silicio y fusionado con un campo electromagnético, conocido como 'qubit vestido', retiene la información cuántica durante mucho más tiempo que un átomo 'desnudo', abriendo nuevosavenidas para construir y operar las computadoras cuánticas superpotentes del futuro.
Los resultados se publican hoy en la revista internacional Nanotecnología de la naturaleza .
"Hemos creado un nuevo bit cuántico donde el giro de un solo electrón se fusiona con un fuerte campo electromagnético", dijo Arne Laucht, investigador de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Telecomunicaciones de la UNSW, y autor principal del"Este bit cuántico es más versátil y duradero que el electrón solo, y nos permitirá construir computadoras cuánticas más confiables".
La construcción de una computadora cuántica se ha llamado la 'carrera espacial de los 21 st siglo ': un desafío difícil y ambicioso con el potencial de ofrecer herramientas revolucionarias para abordar cálculos que de otro modo serían imposibles, como el diseño de medicamentos complejos y materiales avanzados, o la búsqueda rápida de bases de datos masivas y sin clasificar.
Su velocidad y potencia radican en el hecho de que los sistemas cuánticos pueden alojar múltiples 'superposiciones' de diferentes estados iniciales, que en una computadora se tratan como entradas que, a su vez, se procesan al mismo tiempo.
"El mayor obstáculo en el uso de objetos cuánticos para la computación es preservar sus delicadas superposiciones el tiempo suficiente para permitirnos realizar cálculos útiles", dijo Andrea Morello, líder del equipo de investigación y gerente de programas en el Centro ARC para Computación Cuántica yTecnología de comunicación CQC2T en UNSW ". Nuestro programa de investigación de una década ya había establecido el bit cuántico más longevo en estado sólido, al codificar información cuántica en el giro de un solo átomo de fósforo dentro de un chip de silicio, colocado en uncampo magnético estático "
Lo que hicieron Laucht y sus colegas fue impulsar esto aún más: "Ahora hemos implementado una nueva forma de codificar la información: hemos sometido el átomo a un campo electromagnético muy fuerte y continuamente oscilante a frecuencias de microondas, y por lo tanto hemos 'redefinido'el bit cuántico como la orientación del giro con respecto al campo de microondas ".
Los resultados son sorprendentes: dado que el campo electromagnético oscila constantemente a una frecuencia muy alta, cualquier ruido o perturbación a una frecuencia diferente da como resultado un efecto neto cero. Los investigadores lograron una mejora de un factor de 10 en el lapso de tiempo durante el cualse puede preservar una superposición cuántica.
Específicamente, midieron un tiempo de desfase de T 2 * = 2.4 milisegundos: un resultado que es 10 veces mejor que el qubit estándar, lo que permite realizar muchas más operaciones dentro del período de tiempo durante el cual la delicada información cuántica se preserva de manera segura.
"Este nuevo 'qubit vestido' se puede controlar de varias maneras que no sería práctico con un 'qubit desnudo'", agregó Morello. "Por ejemplo, se puede controlar simplemente modulando la frecuencia del campo de microondas,al igual que en una radio FM. El 'qubit desnudo' requiere activar y desactivar la amplitud de los campos de control, como una radio AM.
"En cierto sentido, esta es la razón por la cual el qubit vestido es más inmune al ruido: la información cuántica es controlada por la frecuencia, que es sólida como una roca, mientras que la amplitud puede verse afectada más fácilmente por el ruido externo".
Dado que el dispositivo se basa en la tecnología de silicio estándar, este resultado allana el camino para la construcción de procesadores cuánticos potentes y confiables basados en el mismo proceso de fabricación que ya se usa para las computadoras actuales.
El equipo de UNSW ha dado el primer paso para construir la primera computadora cuántica del mundo en silicio.
"La computación cuántica es uno de los grandes desafíos del siglo XXI, manipular la naturaleza a un nivel subatómico y llegar al límite de lo que es posible", dijo Mark Hoffman, decano de ingeniería de la UNSW ". Tener un equipo que lidereEl mundo en este campo, y siempre ofrece los primeros, es un testimonio del talento extraordinario que hemos reunido en Australia en UNSW ".
Una computadora cuántica funcional permitiría aumentos masivos en velocidad y eficiencia para ciertas tareas informáticas, incluso en comparación con las computadoras 'clásicas' basadas en silicio más rápidas de la actualidad. En una serie de áreas clave, como buscar bases de datos grandes, resolver complicadasconjuntos de ecuaciones y modelos de sistemas atómicos, como moléculas biológicas y medicamentos, superarían con creces las computadoras de hoy en día. También serían enormemente útiles en las industrias financieras y de atención médica, y para el gobierno, la seguridad y las organizaciones de defensa.
Las computadoras Quantum podrían identificar y desarrollar nuevos medicamentos al acelerar en gran medida el diseño asistido por computadora de compuestos farmacéuticos y minimizar las largas pruebas de prueba y error, y desarrollar materiales nuevos, más livianos y más fuertes que abarquen la electrónica de consumo hasta los aviones.nuevos tipos de aplicaciones y soluciones computacionales que están más allá de nuestra capacidad de prever.
Otros investigadores que contribuyeron al trabajo incluyen miembros del equipo CQC2T de Morello en UNSW - Rachpon Kalra, Stephanie Simmons, Juan Dehollain, Juha Muhonen, Fahd Mohiyaddin y Solomon Freer; Andrew Dzurak y Fay Hudson en la Instalación Nacional de Fabricación de Australia; DavidJamieson y Jeffrey McCallum del equipo de la Universidad CQC2T de Melbourne; y Kohei Itoh de la Universidad Keio de Japón.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva Gales del Sur . Original escrito por Wilson da Silva. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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