Según una nueva investigación, se puede meter mucha más potencia de procesamiento cuántico en un espacio determinado si se utilizan cuatro formas diferentes de almacenar datos en un solo átomo. El método desbloquea computadoras cuánticas más potentes y más fáciles de controlar.
Mientras que las computadoras tradicionales pueden procesar y almacenar información como 0 o 1, computadoras cuánticas Se puede hacer lo mismo más una superposición de ambos al mismo tiempo. Esto les da exponencialmente más potencia a medida que se agregan bits cuánticos (qubits), lo que les permite abordar problemas que son simplemente demasiado complejo Para máquinas normales.
El problema es que manipular esos qubits puede ser complicado, especialmente a medida que las computadoras cuánticas comienzan a utilizarlos cada vez más. Pero ahora, científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Sydney han demostrado cómo se pueden escribir datos en un qubit (en este caso, un solo átomo) de cuatro maneras diferentes, dependiendo de lo que se necesita en cada momento.
El átomo en cuestión es de un elemento llamado antimonio, que puede implantarse en un chip de silicio donde reemplaza a uno de los átomos de silicio. Se eligió este átomo pesado para el trabajo porque su núcleo ya contiene ocho estados cuánticos separados que pueden usarse para codificar datos cuánticos. Además, tiene un electrón que a su vez tiene dos estados cuánticos, lo que duplica el total que ofrece el átomo de antimonio a 16 (cada uno de los ocho originales, emparejado a su vez con cada uno de los dos del electrón). Si fueras a utilizar otros materiales para crear una computadora cuántica con 16 estados, necesitarías cuatro qubits acoplados.
Pero el verdadero avance del estudio fue cómo el equipo pudo manipular los datos del átomo, utilizando cuatro métodos diferentes. El electrón podría controlarse con un campo magnético oscilante. Un método de resonancia magnética, como el que se utiliza en las máquinas de resonancia magnética, podría manipular el giro del núcleo del átomo. También se podría utilizar un campo eléctrico para controlar el núcleo. Y finalmente, una técnica llamada “qubits flip-flop” permitía controlar el núcleo y el electrón en oposición entre sí, con la ayuda de un campo eléctrico.
El equipo dice que este estudio ayudará a hacer que las computadoras cuánticas sean «más densas», apiñando más qubits en un espacio más pequeño.
«Estamos invirtiendo en una tecnología que es más dura y más lenta, pero por muy buenas razones, una de ellas es la extrema densidad de información que podrá manejar», afirma el profesor Andrea Morello, autor principal del estudio. “Está muy bien tener 25 millones de átomos en un milímetro cuadrado, pero hay que controlarlos uno por uno. Tener la flexibilidad de hacerlo con campos magnéticos, campos eléctricos o cualquier combinación de ellos nos dará muchas opciones con las que jugar al ampliar el sistema”.
A continuación, el equipo planea utilizar estos átomos para codificar qubits lógicos, lo que eventualmente podría allanar el camino para computadoras cuánticas más prácticas.
La investigación fue publicada en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.
Fuente: UNSW