Computadora cuántica: uno de los obstáculos para el progreso en la búsqueda de una computadora cuántica funcional ha sido que los dispositivos de trabajo que entran en una computadora cuántica y realizan los cálculos reales, los qubits, hasta ahora han sido realizados por universidades y en pequeñas cantidades.Pero en los últimos años, una colaboración paneuropea, en asociación con el líder francés de microelectrónica CEA-Leti, ha estado explorando transistores cotidianos, que están presentes en miles de millones en todos nuestros teléfonos móviles, para su uso como qubits.Leti fabrica obleas gigantes llenas de dispositivos y, después de medir, los investigadores del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague han descubierto que estos dispositivos producidos industrialmente son adecuados como una plataforma qubit capaz de pasar a la segunda dimensión, un paso significativo para unacomputadora cuántica en funcionamiento. El resultado ahora se publica en Comunicaciones de la naturaleza .
Los puntos cuánticos en una matriz bidimensional es un salto adelante
Una de las características clave de los dispositivos es la matriz bidimensional de puntos cuánticos. O más precisamente, una red de dos por dos puntos cuánticos. "Lo que hemos demostrado es que podemos realizar el control de un solo electrón en cada uno de ellos.de estos puntos cuánticos. Esto es muy importante para el desarrollo de un qubit, porque una de las posibles formas de hacer qubits es usar el espín de un solo electrón. Por lo tanto, alcanzar este objetivo de controlar los electrones individuales y hacerlo en 2DEl conjunto de puntos cuánticos fue muy importante para nosotros ", dice Fabio Ansaloni, ex estudiante de doctorado, ahora postdoctorado en el centro de dispositivos cuánticos, NBI.
El uso de espines de electrones ha demostrado ser ventajoso para la implementación de qubits. De hecho, su naturaleza "silenciosa" hace que los espines interactúen débilmente con el entorno ruidoso, un requisito importante para obtener qubits de alto rendimiento.
Se ha demostrado que extender los procesadores de computadoras cuánticas a la segunda dimensión es esencial para una implementación más eficiente de las rutinas de corrección de errores cuánticos. La corrección de errores cuánticos permitirá que las futuras computadoras cuánticas sean tolerantes a fallas de qubit individuales durante los cálculos.
La importancia de la producción a escala industrial
La profesora asistente en el Centro de Dispositivos Cuánticos, NBI, Anasua Chatterjee agrega: "La idea original era hacer una matriz de qubits de espín, llegar a electrones individuales y ser capaz de controlarlos y moverlos. En ese sentido esEs realmente genial que Leti haya podido entregar las muestras que hemos utilizado, lo que a su vez nos permitió lograr este resultado. Gran parte del crédito va para el consorcio del proyecto paneuropeo y la generosa financiación de la UE, que nos ayudó apasar lentamente del nivel de un solo punto cuántico con un solo electrón a tener dos electrones, y ahora pasar a las matrices bidimensionales. Las matrices bidimensionales son un objetivo realmente grande, porque eso comienza a parecer algo que es absolutamente necesario construiruna computadora cuántica. Así que Leti ha estado involucrada en una serie de proyectos a lo largo de los años, que han contribuido a este resultado "
El mérito de llegar tan lejos pertenece a muchos proyectos en toda Europa
El desarrollo ha sido gradual. En 2015, investigadores de Grenoble lograron hacer el primer qubit de espín, pero este se basó en huecos, no en electrones. En ese entonces, el rendimiento de los dispositivos fabricados en el "régimen de huecos" no era óptimo, y la tecnología ha avanzado para que los dispositivos ahora en NBI puedan tener matrices bidimensionales en el régimen de un solo electrón. El progreso es triple, explican los investigadores: "Primero, producir los dispositivos en una fundición industrial es una necesidad. La escalabilidad deUn proceso industrial moderno es esencial a medida que comenzamos a hacer arreglos más grandes, por ejemplo, para pequeños simuladores cuánticos. En segundo lugar, cuando se hace una computadora cuántica, se necesita un arreglo en dos dimensiones y se necesita una forma de conectar el mundo externo a cada uno.qubit. Si tiene 4-5 conexiones para cada qubit, rápidamente terminará con una cantidad poco realista de cables que salen de la configuración de baja temperatura. Pero lo que hemos logrado mostrar es que podemos tener una puerta por electrón, ypuedes reanuncio y control con la misma puerta.Y, por último, con estas herramientas pudimos mover e intercambiar electrones individuales de forma controlada alrededor de la matriz, un desafío en sí mismo ".
Las matrices bidimensionales pueden controlar errores
Controlar los errores que ocurren en los dispositivos es un capítulo en sí mismo. Las computadoras que usamos hoy producen muchos errores, pero se corrigen a través de lo que se llama el código de repetición. En una computadora convencional, puede tener información en 0 oa 1. Para estar seguro de que el resultado de un cálculo es correcto, la computadora repite el cálculo y si un transistor comete un error, se corrige por mayoría simple. Si la mayoría de los cálculos realizados en otros transistores apuntan a 1y no 0, entonces se elige 1 como resultado. Esto no es posible en una computadora cuántica ya que no se puede hacer una copia exacta de un qubit, por lo que la corrección de errores cuánticos funciona de otra manera: los qubits físicos de última generación funcionantodavía no tienen una tasa de error baja, pero si se combinan suficientes de ellos en la matriz 2D, pueden controlarse entre sí, por así decirlo. Esta es otra ventaja de la matriz 2D ahora realizada.
El siguiente paso de este hito
El resultado obtenido en el Instituto Niels Bohr muestra que ahora es posible controlar electrones individuales y realizar el experimento en ausencia de un campo magnético. Por lo tanto, el siguiente paso será buscar espines firmas de espines enla presencia de un campo magnético. Esto será esencial para implementar puertas de uno y dos qubit entre los qubits individuales de la matriz. La teoría ha demostrado que un puñado de puertas de uno y dos qubit, llamado conjunto completo de puertas cuánticas, es suficiente parapermitir la computación cuántica universal.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias - Universidad de Copenhague . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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