Un equipo financiado por la UE innova en el control de los qubits
Un grupo de científicos de los Países Bajos, con financiación de la Unión Europea, han logrado controlar rápidamente las piezas básicas de un ordenador cuántico mediante un campo eléctrico en lugar de un campo magnético. Además, el equipo ha logrado integrar estas piezas constitutivas, conocidas como bits cuánticos o qubits, en un nanohilo semiconductor. El estudio, publicado en la revista Nature, podría dar lugar a avances en el campo de la computación cuántica y las comunicaciones. El apoyo de la Unión Europea a este trabajo procede del proyecto QUANTUMOPTOELECTR («Optoelectrónica cuántica»), una subvención avanzada del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por valor de 1,8 millones de euros concedida al profesor Leo Kouwenhoven del Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft). El proyecto se inició en 2009 y continuará hasta el fin de 2013. Las subvenciones del CEI se financian mediante el programa «Ideas» del Séptimo Programa Marco (7PM). El qubit es el núcleo del concepto de computación cuántica. Se puede crear atrapando un electrón individual en un material semiconductor. Los electrones pueden girar sobre su propio eje (espín) en dos sentidos. En computación cuántica, uno de ellos representa el estado 0 y la otra el estado 1, así que el qubit puede codificar los datos tal como lo hacen los ordenadores normales con bits. Hasta el momento, los científicos han controlado el espín de los electrones utilizando campos magnéticos. Sin embargo, resulta extremadamente difícil generar campos magnéticos en un chip. Tal como explica David Reilly de la Universidad de Sydney (Australia) en un artículo complementario: «Aunque los experimentos destinados a demostrar la validez de los principios han puesto de manifiesto que es posible el control magnético a escala nanométrica, el tiempo necesario para girar la orientación del espín del electrón de forma magnética es largo y no permite realizar demasiadas rotaciones dentro del tiempo de coherencia del espín.» El tiempo de coherencia del espín es el periodo de tiempo durante el cual se preserva la información codificada en el estado cuántico del espín. En una apuesta por atajar este problema, el profesor Kouwenhoven, junto con compañeros de la TU Delft y la Universidad Técnica de Eindhoven, ha utilizado una aproximación distinta al problema, para controlar el espín sólo mediante campos eléctricos. Para hacerlo, han aprovechado un efecto conocido como interacción espín-órbita, que permite que el movimiento de un electrón altere su espín. En materiales con una fuerte interacción espín-órbita, el espín del electrón y su movimiento orbital se combinan para crear un estado híbrido llamado qubit espín órbita; este estado se puede controlar mediante un campo eléctrico. «Estos qubits espín-órbita combinan lo mejor de ambos mundos», comentó el profesor Kouwenhoven. «Utilizan las ventajas del control electrónico y del almacenamiento de información en el espín del electrón». Según el equipo, en otro logro importante se pudieron integrar qubits en nanohilos del semiconductor arseniuro de indio (InAs), con tan sólo unos nanómetros de diámetro y unas micras de longitud. Los nanohilos se pueden usar tanto en dispositivos electrónicos como en dispositivos ópticos. «Estos nanohilos se utilizan cada vez más como piezas constructivas prácticas en nanoelectrónica», afirmó el profesor Kouwenhoven. «Los nanohilos son una plataforma excelente para el procesamiento cuántico de datos, entre otras aplicaciones». Para más información, consulte: Universidad Técnica de Delft: http://www.tudelft.nl Nature: http://www.nature.com/nature CEI: http://erc.europa.eu/ Página del proyecto QUANTUMOPTOELECTR en CORDIS, pulse: aquí
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Países Bajos