El futuro de la computación cuántica es un tema candente no solo para expertos sino también en muchas agencias comerciales y gubernamentales. En lugar de procesar y almacenar información como bits en transistores o memorias, que limitan la información al binario '1' o '0', las computadoras cuánticas en su lugar usarían sistemas cuánticos, como átomos, iones o electrones, como 'qubits' para procesar y almacenar "información cuántica", que puede estar en un número infinito de combinaciones de '1 y 0'.corporaciones como Google, Microsoft, Intel e IBM están invirtiendo fuertemente en proyectos relacionados que pueden llevar a la realización de la informática y las tecnologías cuánticas.Al mismo tiempo, universidades e institutos de investigación de todo el mundo están investigando nuevos sistemas cuánticos, adoptables para la tecnología cuántica.informática.
La Unidad de Dinámica Cuántica de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST, por sus siglas en inglés, ha hecho recientemente nuevos descubrimientos sobre los electrones que flotan en la superficie del helio líquido, un sistema cuántico que puede ser un nuevo candidato para la computación cuántica en la realidad.Estos resultados fueron publicados en Revisión física B .
Uno de los problemas comunes en la investigación de computación cuántica que usa sólidos es que es muy difícil hacer qubits perfectamente idénticos porque los defectos intrínsecos o las impurezas en los materiales utilizados afectan aleatoriamente el rendimiento de cada qubit individual ". Nuestra motivación para buscar un sistema de helio líquido esque es intrínsecamente puro y libre de defectos, lo que teóricamente permite la creación de qubits perfectamente idénticos. Además, podemos mover electrones en este sistema de helio líquido, que es difícil o casi imposible en otros sistemas cuánticos ", explicó el profesor Denis Konstantinov, jefe de la Unidad de Dinámica Cuántica. Por lo tanto, se cree que la adopción de este sistema para la computación cuántica podría llevar todo el campo al siguiente nivel.
La utilización de electrones en una superficie de helio líquido para la computación cuántica requiere aislar electrones individuales en una superficie de helio y controlar sus grados cuánticos de libertad, ya sea motriz o giratoria. También puede requerir el movimiento de electrones a diferentes ubicaciones, por lo que también es importantepara comprender la física de la interacción entre los electrones y la superficie del helio. Anteriormente se descubrió que los electrones en el helio pueden formar un cristal bidimensional, y se producen algunos fenómenos únicos cuando este cristal se mueve a lo largo de la superficie del helio, debido a la interacción entre los electrones.y ondas superficiales.
Los científicos de OIST, sin embargo, son los primeros en investigar cómo estos fenómenos dependen del tamaño del cristal de electrones. Para probar esto, el Dr. Alexander Badrutdinov, el Dr. Oleksandr Smorodin y el estudiante de doctorado OIST Jui-Yin Lin, construyeron un microscopiodispositivo de canal que contenía una trampa de electrones para aislar un cristal de un número relativamente pequeño de electrones. Este cristal se movería a través de la superficie de helio líquido alterando el potencial electrostático de uno de los electrodos del dispositivo. Este movimiento se detectaría midiendo la imagencargas, que son inducidas por los electrones en movimiento, que fluyen a través de otro electrodo utilizando un amplificador de corriente y un detector de bloqueo disponibles comercialmente ". Esta investigación nos dio algunas ideas sobre la física de la interacción entre los electrones y la superficie del helio, así como también se expandiónuestras capacidades de microingeniería "declara el Dr. Alexander Badrutdinov, ex miembro de la Unidad de Dinámica Cuántica y el primer autor del artículo".optó por una tecnología para confinar electrones en dispositivos microscópicos, en la escala de unas pocas micras.Con esta tecnología estudiamos el movimiento de cristales microscópicos de electrones bidimensionales a lo largo de una superficie de helio líquido y no vimos ninguna diferencia entre el movimiento de cristales de electrones grandes, en la escala de millones a miles de millones de electrones, y cristales tan pequeños como unos pocos miles deelectrones, cuando teóricamente, deberían existir diferencias "
Esta investigación es el primer paso en OIST en la perspectiva de utilizar este sistema para la computación cuántica. Según Konstantinov, "el siguiente paso en esta investigación es aislar un cristal de electrones aún más pequeño y, en última instancia, un solo electrón, ymoverlos en este sistema. A diferencia de otros sistemas, este sistema tiene el potencial de ser un sistema puro y escalable con qubits móviles ". En teoría, este tipo de sistema tendría el potencial de revolucionar el campo de la investigación en computación cuántica".
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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