Un material nuevo que consiste en una sola hoja de átomos de carbono podría conducir a nuevos diseños para computadoras cuánticas ópticas. Físicos de la Universidad de Viena y el Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona han demostrado que las estructuras de grafeno a medida permiten que los fotones individuales interactúen conLa nueva arquitectura propuesta para la computadora cuántica se publica en la edición reciente de npj Información cuántica .
Los fotones apenas interactúan con el entorno, lo que los convierte en un candidato líder para almacenar y transmitir información cuántica. Esta misma característica hace que sea especialmente difícil manipular la información codificada en fotones. Para construir una computadora cuántica fotónica, un fotón debe cambiarel estado de un segundo. Tal dispositivo se llama puerta de lógica cuántica, y se necesitarán millones de puertas lógicas para construir una computadora cuántica. Una forma de lograr esto es usar un llamado 'material no lineal' en el que dos fotones interactúandentro del material. Desafortunadamente, los materiales no lineales estándar son demasiado ineficientes para construir una puerta de lógica cuántica.
Recientemente se dio cuenta de que las interacciones no lineales pueden mejorarse enormemente usando plasmones. En un plasmón, la luz está unida a electrones en la superficie del material. Estos electrones pueden ayudar a los fotones a interactuar mucho más fuertemente. Sin embargo, los plasmones enlos materiales estándar decaen antes de que los efectos cuánticos necesarios puedan tener lugar.
En su nuevo trabajo, el equipo de científicos dirigido por el Prof. Philip Walther de la Universidad de Viena propone crear plasmones en grafeno. Este material 2D descubierto hace apenas una década consiste en una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura de panal.y, desde su descubrimiento, no ha dejado de sorprendernos. Para este propósito particular, la configuración peculiar de los electrones en el grafeno conduce a una interacción no lineal extremadamente fuerte y a plasmones que viven durante un tiempo excepcionalmente largo.
En su puerta lógica cuántica de grafeno propuesta, los científicos muestran que si se crean plasmones individuales en nanoribones hechos de grafeno, dos plasmones en nanoribones diferentes pueden interactuar a través de sus campos eléctricos. Siempre que cada plasmón permanezca en su cinta, se puedenaplicado a los plasmones que se requiere para el cálculo cuántico. "Hemos demostrado que la fuerte interacción no lineal en el grafeno hace que sea imposible que dos plasmones salten en la misma cinta", confirma Irati Alonso Calafell, primer autor de este trabajo.
Su esquema propuesto hace uso de varias propiedades únicas del grafeno, cada una de las cuales se ha observado individualmente. El equipo de Viena está realizando mediciones experimentales en un sistema similar basado en el grafeno para confirmar la viabilidad de su puerta con la tecnología actual.la puerta es naturalmente pequeña y funciona a temperatura ambiente, debería prestarse fácilmente para ampliarse, como se requiere para muchas tecnologías cuánticas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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