Nanotubos de carbono como bits cuánticos para computación
A diferencia de los bits electrónicos, que pueden tener el valor 0 o el valor 1, los qubits pueden tener ambos valores simultáneamente. Debido a este fenómeno mecánico-cuántico característico llamado superposición, los ordenadores cuánticos podrían ser el próximo paso en cuanto a potencia de computación y superar a los ordenadores convencionales. Sin embargo, se alteran fácilmente y pueden perder la superposición. Los esfuerzos recientes se centraron en el espín para implementar qubits y consiguieron inicializar, manipular y leer los qubits utilizando electrones confinados en un entorno en estado sólido. Dentro del marco del proyecto CARBONQUBITS (Quantum bits in carbon nanostructures), financiado por la Unión Europea, los científicos optaron por estudiar las posibilidades exclusivas de los NTC para implementar qubits. El equipo de CARBONBITS arrojó luz sobre los mecanismos físicos que afectan a la funcionalidad de los NTC con electrones individuales. Los resultados ampliaron los conocimientos actuales de experimentos avanzados. En particular, los estudios teóricos mostraron que la interacción del espín de un electrón atrapado en un NTC suspendido sobre una pequeña hendidura con las vibraciones del propio NTC puede ser muy intensa. En particular, es posible excitar un NTC sujeto por ambos extremos para que oscile y, al igual que una cuerda de guitarra diminuta, vibra durante un tiempo sorprendentemente largo. Si el NTC se sintoniza para que vaya al unísono con el espín electrónico, el cuanto de sonido emitido se puede reabsorber y reemitir muchas veces antes de perderse. El fuerte acoplamiento podría permitir la comunicación a larga distancia entre qubits. No obstante, para que sea útil para la computación cuántica, la escala de tiempo de la manipulación de los qubits debe ser mucho menor que la escala de tiempo de la pérdida de información. Un nuevo modelo teórico mostró que el tiempo necesario para controlar un qubit basado en el espín disminuye al aumentar la intensidad del campo de excitación hasta un valor determinado. Por encima de este valor óptimo, las inversiones del espín se ralentizan. Finalmente, los científicos analizaron cómo el espín nuclear y las impurezas cargadas limitan la vida de estos portadores de información cuántica. CARBONQUBITS ha ofrecido una nueva visión de la computación cuántica en NTC y presentado una forma prometedora de manipular el espín de los electrones con el fin de representar bits de información. Esto dará como resultado ventajas importantes para la posición competitiva del equipo del proyecto en el área emergente de la computación cuántica.
Palabras clave
Nanotubos de carbono, qubits, superposición, espín electrónico, CARBONQUBITS, computación cuántica
