Les computadores quàntiques basades en l'spin tenen el potencial d'afrontar problemes matemàtics difícils que no es poden resoldre amb ordinadors ordinaris, però hi ha molts problemes per a la seva escalabilitat. Ara, un grup internacional d'investigadors liderat pel Centre RIKEN per a la Ciència de Matemàtiques Emergents, ha elaborat una nova arquitectura per a la informàtica quàntica, mitjançant la construcció d'un dispositiu híbrid a partir de dos tipus diferents de qbit -el principal element informàtic de les computadores quàntiques- han creat un dispositiu que:- Pot inicialitzar-se
- Pot llegir ràpidament,
i que alhora, manté una alta fidelitat de control.
En una època on sembla que els ordinadors convencionals arriben a un límit, les computadores quàntiques -que fan càlculs utilitzant fenomens quàntics- han estat promocionats per ser possibles substituts, i poder afrontar els problemes d'una manera molt diferent i potencialment, molt més ràpida. Tanmateix, s'ha demostrat ser difícil escalar-les fins a la requerida mida per realitzar càlculs en el món real.
En el 1998, Daniel Loss, un dels autors de l'estudi actual, va presentar una proposta, juntament amb David DiVincenzo d'IBM, per construir una computadora quàntica utilitzant els spins d'electrons incrustats en un punt quàntic: una petita partícula que es comporta com un àtom, però que es pot manipular, perquè de vegades es diuen "àtoms artificials". Des de llavors, Loss i el seu equip han intentat construir dispositius pràctics.
Hi ha diverses barreres per desenvolupar dispositius pràctics en termes de velocitat. En primer lloc, el dispositiu s'ha de poder inicialitzar ràpidament. La inicialització és el procés de posar un qubit a un determinat estat, i si això no es pot fer ràpidament, retarda el dispositiu. En segon lloc, ha de mantenir la coherència durant un temps suficient per fer una mesura. La coherència es refereix a l'entrellaçament entre dos estats quàntics i, en definitiva, s'utilitza per fer la mesura, per tant, si els qubits es descordinan a causa del soroll, això no és possible. Finalment, l'estat final del qubit s'ha de poder llegir ràpidament.
Tot i que s'han proposat una sèrie de mètodes per a la construcció d'un ordinador quàntic, el que proposen Loss i DiVincenzo, segueix sent pràcticament un dels més factibles ja que es basa en semiconductors, per als quals ja existeix una gran indústria.
Per a l'estudi actual, publicat a Nature Communications, l'equip va combinar dos tipus de qbits en un sol dispositiu. El primer, un tipus de qbit d'un sol spin anomenat qbit de Loss-DiVincenzo, que té una fidelitat de control molt alta, el que significa que està en un estat clar, el que el fa ideal per als càlculs i té un llarg temps de coherència de manera que, es mantindrà en un estat determinat durant un temps relativament llarg abans de perdre el seu senyal al medi ambient.
Malauradament, el desavantatge d'aquests qbits és que no es poden inicialitzar ràpidament en un estat o llegir-los. El segon tipus, anomenat qbit de triplet singlet, s'inicialitza ràpidament i es llegeix, però ràpidament es torna desconegut. Per a l'estudi, els científics van combinar els dos tipus amb un tipus de porta quàntica coneguda com una porta controlada de fase, que permetia estrènyer els estats entre els qbits en un temps prou ràpid com per mantenir la coherència, l'spin qbit per ser llegit per la mesura ràpida de qbit de triplet singlet.
Segons Akito Noiri del CEMS, autor principal de l'estudi, "Amb aquest estudi hem demostrat que es poden combinar diferents tipus de punts quàntics en un sol dispositiu per superar les seves respectives limitacions, cosa que ofereix una visió important que pot contribuir a l'escalabilitat d'ordinadors quàntics ".
Font: RIKEN
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada