Nuevos qubits de nanohilos pueden dar lugar a la computación cuántica
Los materiales semiconductores son la base de los dispositivos electrónicos modernos. Una característica que hace que sean tan versátiles es la capacidad de controlar el flujo de carga en ellos mediante campos eléctricos. En el marco del proyecto HYWIRE (Hybrid nanowire devices for quantum information processing), financiado por la Unión Europea, un grupo de científicos utilizó campos eléctricos para controlar eficazmente dispositivos con qubits superconductores con elementos de unión Josephson hechos de materiales semiconductores en forma de nanohilos. Por lo general, las uniones Josephson se hacen con hilos superconductores de aluminio (Al) y una barrera de óxido de aluminio. Sin embargo, en este caso, los científicos sustituyeron la unión de aluminio/óxido de aluminio por un nanohilo de InAs (enlace débil) que acoplaba dos semiconductores. Para realizar el contacto con el nanohilo, el equipo utilizó contactos de Al superconductores depositados cuidadosamente mediante epitaxia con haces moleculares, lo cual permitió obtener contactos superconductor-semiconductor impecables. Aplicando tensiones controladas cuidadosamente en los electrodos de la puerta del qubit, los científicos pudieron manipular los estados del qubit con precisión. A diferencia de los qubits de transmones superconductores convencionales, que se controlan utilizando grandes intensidades de corriente en chip, este transmón controlado por puerta (o «gatemon») utiliza tensiones bajas que disipan poca energía. Puesto que, normalmente, los dispositivos de qubits superconductores funcionan a temperaturas ultrabajas del orden de milikelvin, dispone de qubits con un control de baja potencia puede simplificar el desafío de escalar a arquitecturas mayores. En el transcurso del proyecto, el equipo probó dos generaciones de dispositivos. En la segunda generación mejorada de dispositivos, los científicos demostraron que era posible mantener la frágil información cuántica durante hasta 10 µs. El equipo también realizó experimentos con un circuito de gatemons con dos qubits, con lo cual se pudo demostrar las posibilidades de los qubits de gatemon para construir procesadores cuánticos escalables. Además de desarrollar este nuevo tipo de qubit, el equipo del proyecto desarrolló un sistema para recoger y colocar con precisión los nanohilos individuales, lo cual permitió montar los dispositivos con nanohilos de forma controlada. Los resultados del proyecto se publicaron en revistas sometidas a revisión y podrían dar lugar a nuevos avances en el campo de la computación cuántica.
Palabras clave
Nanohilo, computación cuántica, qubits, interacción espín-órbita, HYWIRE, gatemon
