Una nueva electrónica a temperatura criogénica allana el camino a la computación cuántica

Redacción Ciencia, 25 jun (EFE).- El desarrollo de tecnología para que la información cuántica sea estable y accesible es un reto fundamental para el desarrollo de ordenadores cuánticos a gran escala. Ahora, un equipo científico ofrece una nueva vía para ello, una electrónica que funciona a una temperatura cercana al cero absoluto.

La investigación se publica en la revista Nature y, en concreto, los científicos de la Universidad de Sídney, Australia, presentan una fórmula para aumentar el número de transistores cuánticos (conocidos como cúbits) en un chip, superando las cifras actuales, unos 100.

Esto abre la puerta a conseguir en un futuro los millones necesarios para que la computación cuántica sea una realidad práctica.

El resultado, con más de diez años de investigación detrás, es posible gracias a una nueva electrónica criogénica de control, que funciona a una temperatura cercana al cero absoluto (-273,15 grados celsius), la más baja teóricamente posible y a la que, en teoría, la materia deja de moverse.

Con esto, los investigadores han conseguido demostrar que los frágiles cúbits pueden controlarse a gran escala integrando electrónica compleja a temperaturas criogénicas.

Esto nos llevará del ámbito de los ordenadores cuánticos como «fascinantes máquinas de laboratorio» a una etapa en la que se descubra cómo estos pueden resolver problemas del mundo real, apunta en un comunicado el investigador principal David Reilly.

La misión de los ordenadores cuánticos -aún prototipos-, como la de los convencionales y supercomputadores, es la de hacer operaciones, que los primeros ejecutan de forma muy distinta: trabajan a nivel atómico y por lo tanto siguiendo las normas de la física cuántica (encargada de estudiar el mundo a escalas espaciales muy pequeñas).

Los ordenadores cuánticos funcionan con cúbits (unidad básica de información cuántica) y no bits (como los tradicionales).

Para esta investigación, el equipo desarrolló un chip de silicio que puede controlar cúbits de espín -propiedad intrínseca del electrón- a temperaturas de milikelvin; eso es solo un poco por encima del cero absoluto.

De las muchas tecnologías emergentes de cúbits, los investigadores de la Universidad de Sídney creen que los de espín podrían escalarse más fácilmente, ya que en este caso se basan en una tecnología común denominada CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico).

Esta sustenta la informática convencional moderna y ya se utiliza para fabricar miles de millones de transistores.

Sin embargo, los cúbits de espín deben mantenerse a temperaturas inferiores a 1 kelvin para conservar su información. Para escalarlos -y que no se degrade su rendimiento-, también es necesario controlarlos y medirlos utilizando una electrónica compleja e integrada.

El equipo ha demostrado que la presencia de los citados transistores clásicos no perturba el experimento cuántico y que se puede crecer en número para construir circuitos cuánticos que podrían controlar más cúbits.

«Nuestro artículo muestra que, con un diseño cuidadoso del sistema de control, los frágiles cúbits apenas notan el cambio de los transistores -clásicos- de un chip a menos de un milímetro de distancia», explica Reilly.

Y resume: «Hemos demostrado una plataforma de control escalable que puede integrarse con cúbits sin destruir los frágiles estados cuánticos».

Este trabajo, si bien aún experimental, es pionero y muy interesante desde el punto de vista de la ingeniería, aseguran fuentes ajenas al mismo consultadas por EFE. Lo que se demuestra es que esta electrónica funciona bien a estas temperaturas tan bajas, sin que los cúbits que controlan se vean estropeados por la proximidad de la electrónica de control clásica.

De hecho, la calidad del cúbit que controla es muy buena (preserva una superposición cuántica por decenas de microsegundos), aseguran las mismas fuentes, que recuerdan que la coexistencia de objetos cuánticos y clásicos es un debate importante todavía no resuelto en este campo. EFE

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