Logran codificar información cuántica en silicio usando pulsos eléctricos simples

Por vez primera se ha conseguido usar pulsos eléctricos simples para codificar información cuántica en silicio. Este control eléctrico de bits cuánticos en el silicio abre un camino más practicable hacia la construcción futura de computadoras cuánticas con envergadura suficiente como para resultar operativas en el ámbito práctico.

El equipo internacional de Andrea Morello y Arne Laucht, de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia, ha demostrado que un qubit (bit cuántico) muy coherente, como lo es el espín de un solo átomo de fósforo en silicio isotópicamente enriquecido, se puede controlar mediante el uso de campos eléctricos, en vez de tener que recurrir a utilizar pulsos de campos magnéticos oscilantes.

El método funciona mediante la distorsión de la forma de la nube de electrones unida al átomo, utilizando un campo eléctrico muy localizado. Esta distorsión en el nivel atómico tiene el efecto de modificar la frecuencia a la que responde el electrón. Por lo tanto, se puede elegir selectivamente el qubit con el que operar. Esta disponibilidad es comparable a la que nos ofrece el típico sintonizador de radio con el que escoger qué emisora escuchamos. Aquí, el “sintonizador” es la tensión aplicada a un pequeño electrodo colocado por encima del átomo.

Los resultados de este trabajo pionero sugieren que sería posible controlar localmente qubits individuales mediante campos eléctricos en una computadora cuántica a gran escala utilizando tan solo generadores de tensión de bajo costo, en vez de las caras fuentes de microondas de alta frecuencia que son ahora una de las pocas opciones disponibles.

Por otra parte, este tipo específico de bit cuántico puede ser fabricado utilizando una tecnología similar a la empleada para la producción de ordenadores convencionales como los que usamos en nuestra vida cotidiana, reduciendo drásticamente el tiempo y el coste de fabricación.

Los ordenadores de hoy día son binarios. Sus circuitos eléctricos, que pueden estar abiertos o cerrados, representan unos y ceros en bits binarios de información. En cambio, en las computadoras cuánticas los científicos esperan usar qubits. A diferencia de los ceros y unos binarios, se puede pensar en los qubits como flechas que representan la posición de un bit cuántico. La flecha podría representar un uno si apunta justo hacia arriba, o un cero si apunta justo hacia abajo, pero también podría representar cualquier otro número mediante las direcciones intermedias a las que apuntase. Una computadora cuántica podría realizar ciertas tareas matemáticas muchos miles de millones de veces más rápido que las supercomputadoras actuales más potentes.