Los científicos australianos han logrado un nuevo hito en su enfoque para crear un chip de computadora cuántico en silicio, demostrando la capacidad de sintonizar la frecuencia de control de un qubit mediante la ingeniería de su configuración atómica. El trabajo ha sido publicado en Avances científicos .
Un equipo de investigadores del Centro de Excelencia para la Tecnología de Computación y Comunicación Cuántica CQC2T en la UNSW Sydney ha implementado con éxito una estrategia de ingeniería atómica para abordar individualmente qubits de espín estrechamente separados en silicio.
Los investigadores construyeron dos qubits, uno una molécula diseñada que consta de dos átomos de fósforo con un solo electrón, y el otro un solo átomo de fósforo con un solo electrón, y los colocó a solo 16 nanómetros de distancia en un chip de silicio.
Al modelar una antena de microondas sobre los qubits con una alineación de precisión, los qubits se expusieron a frecuencias de alrededor de 40 GHz. Los resultados mostraron que al cambiar la frecuencia de la señal utilizada para controlar el giro de electrones, el átomo único tenía un control dramáticamente diferentefrecuencia en comparación con el giro de electrones en la molécula de dos átomos de fósforo.
Los investigadores de la UNSW colaboraron estrechamente con expertos de la Universidad de Purdue, quienes utilizaron poderosas herramientas computacionales para modelar las interacciones atómicas y comprender cómo la posición de los átomos impactó las frecuencias de control de cada electrón incluso cambiando los átomos en tan solo un nanómetro.
"Abordar individualmente cada qubit cuando están tan cerca es un desafío", dice la profesora de UNSW Scientia Michelle Simmons, directora CQC2T y coautora del artículo.
"La investigación confirma la capacidad de sintonizar qubits vecinos en resonancia sin impactar entre sí"
La creación de moléculas de fósforo diseñadas con diferentes separaciones entre los átomos dentro de la molécula permite familias de qubits con diferentes frecuencias de control. Cada molécula se puede operar individualmente seleccionando la frecuencia que controla su giro de electrones.
"Podemos sintonizar esta o aquella molécula, un poco como sintonizar diferentes estaciones de radio", dice Sam Hile, coautor principal del artículo e investigador en UNSW.
"Crea una dirección integrada que proporcionará beneficios significativos para construir una computadora cuántica de silicio"
Sintonizar y controlar individualmente qubits dentro de un sistema de 2 qubit es un precursor para demostrar los estados entrelazados que son necesarios para que una computadora cuántica funcione y realice cálculos complejos.
Estos resultados muestran cómo el equipo, dirigido por el profesor Simmons, se ha basado aún más en su enfoque australiano único de crear bits cuánticos a partir de átomos individuales posicionados con precisión en silicio.
Al diseñar la ubicación atómica de los átomos dentro de los qubits en el chip de silicio, las moléculas se pueden crear con diferentes frecuencias de resonancia. Esto significa que controlar el giro de un qubit no afectará el giro del qubit vecino, lo que conducirá a menoserrores: un requisito esencial para el desarrollo de una computadora cuántica a gran escala.
"La capacidad de diseñar el número de átomos dentro de los qubits proporciona una forma de abordar selectivamente un qubit de otro, lo que resulta en tasas de error más bajas a pesar de que están tan espaciadas", dice el profesor Simmons.
"Estos resultados resaltan las ventajas continuas de los qubits atómicos en silicio"
Este último avance en el control de giro se deriva de la investigación reciente del equipo sobre interacciones controlables entre dos qubits.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nueva Gales del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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