Nuevo material fonónico promete avanzar en la computación cuántica al transformar la estabilidad de los cúbits
Un equipo de científicos de la Universidad de California, Berkeley, y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ha dado un paso crucial para reducir decoherencia cuántica al lograr Identificar una innovadora solución que promete avanzar en la computación que esta puede hacer posible.
El equipo ha desarrollando un material con una estructura de banda prohibida fonónica que reduce significativamente las interferencias, destaca en el estudio, publicado en Nature Physics con eco en la revista Muy Interesante Digital
La computación cuántica que se encuentra en una carrera contra el tiempo parece asi superar los desafíos inherentes a la decoherencia y garantizar la fiabilidad de los cúbits superconductores.
La decoherencia es un fenómeno que afecta a las unidades fundamentales de los ordenadores cuánticos, puede ser altamente destructivo, ya que los cúbits pierden su estado cuántico por interferencias externas como el ruido o defectos materiales.
Sin embargo, la ingeniería fonónica cambia la interacción de los cúbits con su entorno. El innovador metamaterial diseñado por los investigadores tiene la capacidad de bloquear la propagación de ciertas vibraciones cuánticas (fonones) que usualmente afectan la estabilidad de los cúbits.
Este material se ha diseñado para evitar que los cúbits disipen su energía de manera irreversible, lo que contribuye a la mejora de su estabilidad y a la reducción de la decoherencia.
La clave de este enfoque está en integrar el cúbit dentro de un entorno que lo aísle eficazmente de estos fonones, protegiéndolo de interacciones perjudiciales que causan errores.
La importancia de los procesos markovianos y no markovianos en cúbits superconductores
El concepto de un proceso markoviano es esencial para entender cómo se pierde la energía en los cúbits. En un proceso de este tipo, el cúbit pierde energía de forma irreversible sin posibilidad de recuperación.
Sin embargo, al aplicar la nueva tecnología, los investigadores han inducido un comportamiento no markoviano, que permite que parte de la energía perdida regrese al cúbit, prolongando su tiempo de vida útil y mejorando la coherencia.
El material desarrollado en este estudio combina silicio suspendido recubierto con aluminio, formando una estructura que impide la propagación de fonones en frecuencias específicas.
Gracias a este diseño, los cúbits mantienen su estabilidad durante más tiempo, lo que representa un avance crucial para la fiabilidad de los cálculos cuánticos.
La fabricación del metamaterial con técnicas avanzadas de litografía de haz de electrones permite la creación de estructuras precisas a escala nanométrica, lo que ofrece un control excepcional sobre las interacciones fonónicas.
Resultados y proyecciones para el futuro de la computación cuántica
Los experimentos han demostrado que el uso del material fonónico ha incrementado significativamente el tiempo de relajación de los cúbits. Los cúbits, al estar más protegidos de las interferencias, pudieron mantener su estado excitado por más tiempo, lo que es esencial para realizar cálculos cuánticos fiables.
Esta innovación abre nuevas posibilidades para el desarrollo de procesadores cuánticos más eficientes, estables y compactos, acercándonos a la construcción de computadoras cuánticas realmente escalables.Este descubrimiento marca un hito importante para la computación cuántica, con implicaciones significativas para el diseño de dispositivos más eficientes y para reducir los errores en los cálculos cuánticos, acercando aún más la promesa de transformar la tecnología de procesamiento de datos a nivel mundial.
