Fabricación de chips para la informática cuántica
En los últimos diez años se ha comprobado que los circuitos semiconductores pueden actuar como sistemas mecánicos cuánticos de dos niveles, qubits, para procesar la información cuántica. Además de experimentos con qubits individuales, se han creado estados cuánticos macroscópicos enredados en dos qubits de uniones de Josephson acoplados permanentemente por un condensador. Las corrientes de polarización de las uniones se usaron para controlar la interacción entre los qubits, ajustando el espaciado de su nivel energético dentro y fuera de la resonancia. Sin embargo, para crear un ordenador cuántico funcional y escalable es necesario un diseño de red que permita el acoplamiento de una cantidad grande y arbitraria de qubits. En principio, basta con acoplar solamente los qubits más próximos para construir un conjunto de puertas universal. Ante esta necesidad, los socios del proyecto SQUBIT investigaron el diseño y la funcionalidad de una red de qubits de carga (Single Cooper Pair Transistors o SCPT) con electrodos en forma de espiral. El acoplamiento inductivo y variable de los qubits se logró dejando que las curvas de los qubits de carga se cruzaran en un oscilador no lineal y compartieran el acoplamiento de la unión túnel de Josephson, y aplicando corrientes de polarización. Este programa de acoplamiento por corriente de polarización no requiere campos magnéticos locales para controlar el acoplamiento, ya que estos campos producirían interacciones parásito de largo alcance no deseadas. Otra de las características importantes es la posibilidad de operar en el punto de degeneración de carga de cada qubit, donde el efecto cuántico de decoherencia se minimiza y las operaciones de las puertas son muy sencillas. Se acoplaron los qubits más próximos en una cadena larga arbitraria, y se realizaron al mismo tiempo varias puertas independientes de dos qubit por medio de este mecanismo de acoplamiento por corrientes de polarización. Lo más importante es que las puertas de dos qubit son puertas en fase de control, que junto a las puertas de un solo qubit pueden dar pie a un grupo universal de operaciones, y brindar nuevas oportunidades para la aplicación experimental del procesamiento elemental de información cuántica.
