Avanzando en la computación cuántica: Ampliación del tiempo de coherencia de los qubits de carga
El principio de coherencia es uno de los pilares de la comunicación eficaz, ya sea al escribir, hablar o procesar información. Ese principio se extiende a los bits cuánticos o qubits, los componentes básicos de la informática cuántica.
Un gran salto en el tiempo de coherencia
El Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) ha logrado un importante hito en el camino hacia la futura computación cuántica.
Han conseguido que el tiempo de coherencia de su nuevo tipo de qubit alcance la impresionante cifra de 0,1 milisegundos, casi mil veces más que el récord anterior. La investigación se ha publicado en Nature Physics.
El potencial de los qubits de carga al descubierto
En el mundo cotidiano, 0,1 milisegundos es tan fugaz como un abrir y cerrar de ojos. Sin embargo, en el mundo cuántico, representa una ventana lo suficientemente larga como para que un qubit realice miles de operaciones.
Contrariamente a los bits clásicos, los qubits pueden aparentemente existir en ambos estados, 0 y 1. Para que un qubit funcione, es imperativo mantener este estado mixto durante un tiempo de coherencia suficientemente largo.
El reto de los qubits de coherencia y carga
El reto consiste en salvaguardar el qubit del constante bombardeo de ruido perturbador procedente del entorno. Los qubits del equipo codifican la información cuántica en los estados emocionales (de carga) del electrón, conocidos como qubits de carga.
“Entre los diversos qubits existentes, los qubits de carga de electrones son especialmente atractivos por su sencillez de fabricación y funcionamiento, así como por su compatibilidad con las infraestructuras existentes para ordenadores clásicos”, afirma Jin, investigador principal del proyecto. “Esta simplicidad debería traducirse en un bajo coste a la hora de construir y hacer funcionar ordenadores cuánticos a gran escala”.
La plataforma Neon y la protección cuántica
El qubit del equipo es un único electrón atrapado en una superficie ultralimpia de neón sólido en el vacío. El neón es importante porque resiste las perturbaciones del entorno.
El neón es uno de los pocos elementos que no reaccionan con otros. La plataforma de neón mantiene protegido el qubit de electrones y garantiza intrínsecamente un largo tiempo de coherencia.
Hacia la escalabilidad y el entrelazamiento cuántico
Tras una continua optimización experimental, el equipo no sólo mejoró la calidad de la superficie de neón, sino que también redujo significativamente las señales perturbadoras.
Su trabajo dio sus frutos con un tiempo de coherencia de 0,1 milisegundos, unas mil veces superior al inicial de 0,1 microsegundos.
Un hito cuántico: Escalabilidad y entrelazamiento
La larga vida útil de su qubit de electrones les permite controlar y leer los estados individuales del qubit con una fidelidad muy alta.
Otro importante atributo de un qubit es su escalabilidad para enlazarse con muchos otros qubits. La demostración de que dos qubits de electrones pueden acoplarse a un mismo circuito superconductor constituye un hito importante, pues supone un paso decisivo hacia el entrelazamiento de dos qubits, un aspecto crítico de la computación cuántica.
Continuando el viaje cuántico
Los investigadores aún tienen que optimizar al máximo su qubit electrónico y seguirán trabajando para ampliar aún más el tiempo de coherencia y entrelazar dos o más qubits.
En esta colaboración de investigación participan múltiples instituciones, como el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, la Universidad Northeastern, la Universidad de Stanford, la Universidad de Chicago y la Universidad de Notre Dame.
Read the original article on PHYS.
Read more: Why Selling Quantum Computing is Easier Than Selling a Quantum Computer.
