El mejor cubit, de momento

El espín de un electrón (con dos valores: hacia arriba o hacia abajo) constituye un cubit natural en un posible ordenador cuántico. Sin embargo, hay dos problemas principales que impiden que estos ordenadores sean ya una realidad: conservar la coherencia de fase de los cubits el tiempo necesario para poder realizar una secuencia de cálculos cuánticos y la capacidad de adaptar el proceso a escalas mayores.

Por ejemplo, los cubits hechos de átomos aislados presentan tiempos de coherencia largos, pero son difíciles de convertir en aparatos macroscópicos. Por otro lado, los cubits formados a partir de semiconductores pueden usarse sin problemas a grandes escalas, pero normalmente adolecen de tiempos de decoherencia altos.

Pero un grupo de investigación de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia), con Andrea Morello y Andrew Dzurak a la cabeza, ha combinado las ventajas de ambas estrategias fabricando un cubit basado en el espín electrónico de un solo átomo.

Representación de un cubit mediante la esfera de Bloch.

Normalmente un átomo de fósforo incorporado en una base de silicio dona un electrón que aumenta la conductividad eléctrica del Si, pero a temperaturas criogénicas el electrón queda atrapado alrededor del núcleo de P. El cubit formado por el espín del electrón puede mantener la coherencia gracias a un débil acoplamiento espín-órbita y a la casi ausencia de espín nuclear en la red de Si que lo rodea.

Una vez colocado el P en un chip de Si, los investigadores colocaron un transistor para inicializar y leer el estado de espín del cubit. Entre esas operaciones, utilizaron pulsos de microondas en resonancia con la frecuencia de transición del espín, para manipular de forma coherente el estado del cubit durante más de 200 μs; y este tiempo es suficientemente largo como para permitir más de 1000 operaciones con los cubits.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i11/p20_s1