La computación cuántica aprovecha las propiedades enigmáticas de las partículas pequeñas para procesar información compleja. Pero los sistemas cuánticos son frágiles y propensos a errores, y las computadoras cuánticas útiles aún no se han concretado.
Los investigadores de la Unidad de Dinámica Cuántica de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST diseñaron un nuevo método, llamado detección de carga de imagen, para detectar las transiciones de electrones a estados cuánticos. Los electrones pueden servir como bits cuánticos, elunidad más pequeña de información cuántica; estos bits son fundamentales para sistemas computacionales más grandes. Las computadoras cuánticas pueden usarse para comprender el mecanismo de superconductividad, criptografía, inteligencia artificial, entre otras aplicaciones.
"Hay una gran brecha entre controlar pocos bits cuánticos y construir una computadora cuántica", dijo la Dra. Erika Kawakami, autora principal de un nuevo estudio, publicada en Cartas de revisión física con la sugerencia del editor. "Con los bits cuánticos actuales de última generación, una computadora cuántica tendría que ser del tamaño de un campo de fútbol. Nuestro nuevo enfoque podría crear un chip de diez centímetros".
Un nuevo potencial para electrones en helio
Los electrones necesitan ser inmovilizados para servir como bits cuánticos; de lo contrario, se mueven libremente. Para crear un sistema de captura de electrones, los investigadores utilizaron helio líquido, que se licua a bajas temperaturas, como sustrato. Dado que el helio está libre de impurezas, estosse espera que los electrones retengan estados cuánticos más tiempo que en cualquier otro material, lo cual es importante para realizar una computadora cuántica.
El profesor Denis Konstantinov y sus colaboradores, Kawakami y el Dr. Asem Elarabi, colocaron un condensador de placa paralela dentro de una celda de cobre enfriada a 0.2 grados Kelvin -272.8 grados Celsius y llena de helio líquido condensado. Electrones generados por unEl filamento de tungsteno se sentó sobre la superficie del helio líquido, entre las dos placas del condensador. Luego, la radiación de microondas introducida en la célula de cobre excitó los estados cuánticos de los electrones, haciendo que los electrones se alejen de la placa del condensador inferior y se acerquen a la placa del condensador superior.
Los investigadores confirmaron la excitación de los estados cuánticos al observar un fenómeno electrostático llamado carga de imagen. Como un reflejo en un espejo, la carga de imagen refleja con precisión el movimiento de los electrones. Si un electrón se mueve más lejos de la placa del condensador, entonces la carga de la imagen se muevea su lado.
En el futuro, los investigadores esperan utilizar esta detección de carga de imagen para medir el estado de rotación de un electrón individual, o el estado orbital cuántico, sin alterar la integridad de los sistemas cuánticos.
"Actualmente, podemos detectar los estados cuánticos de un conjunto de muchos electrones", dijo Konstantinov. "El punto fuerte de este nuevo método es que podemos reducir esta técnica a un solo electrón y usarla como un bit cuántico"
Fuente de la historia :
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.
Referencia del diario :
Cita esta página :