Una puerta de metal se puede utilizar para programar un qubit (quantum bit) hecho de un átomo de fósforo incorporado en el silicio. Tales estructuras podrían ayudar a los investigadores a pasar de los qubits individuales a los ordenadores cuánticos.
Un equipo dirigido por Andrea Morello en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia ha creado una puerta electrónica que se puede utilizar para controlar los bits cuánticos especialmente de larga duración en el silicio. Esto podría ayudar a allanar el camino para los ordenadores cuánticos basados en silicio.
Una forma de construir qubits de silicio es añadir impurezas, o «donantes», tales como átomos de fósforo al silicio. Incrustado en relativo aislamiento, los qubits han estado batiendo récords de longevidad; en algunas alteraciones, pueden almacenar información de minutos o incluso horas antes de perder su delicado estado cuántico.
«Este esquema funciona muy bien para un solo qubit, donde se encuentra un qubit al lado de una antena de microondas en el chip, y una fuente de microondas se utiliza para generar los pulsos de alta frecuencia, pero imagínese escalar hasta 100 o más qubits.» Los campos magnéticos, dice, son difíciles de mantener confinados a un espacio pequeño, por lo que son susceptibles de afectar a otros qubits en los alrededores. Lo que es más, cada qubit necesitaría su propia fuente de microondas, y «cada una de estas fuentes cuesta más de 100.000 dólares.»
Afortunadamente hay otra manera. En 1998, el físico Bruce Kane expuso una receta para un ordenador cuántico basado en el silicio y en el que cada donante tiene su propia puerta. En el esquema de Kane, una sola fuente lavaría el campo magnético oscilante sobre todos los qubits en el ordenador. Este campo no afectaría a los qubits. Pero mediante la aplicación de un voltaje, uno de los electrones del átomo donante se podria extraer ligeramente hacia la puerta. Esto cambiaría las frecuencias del campo magnético oscilante al que responderían tanto de electrones del átomo y el núcleo del átomo.
Diseñado correctamente, este acuerdo podría empujar el núcleo de un átomo en resonancia de manera que su estado podría cambiar.
La propuesta de Kane también incluye puertas que serían capaces de controlar las interacciones entre qubits. Pero esas puertas serían difíciles de hacer, ya que tendrían que ser «muy, muy estrechas y situadas exactamente entre los dos átomos», dice Laucht. Afortunadamente, dice, hay otras maneras prometedoras de obtener qubits para interactuar, y él y sus colegas están en el caso.
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