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| El chip cuántico de tantalio-silicio representa un nuevo avance en la computación cuántica. Crédito: Universidad de Princeton/Matthew Raspanti, Oficina de Comunicaciones. |
Investigadores de la Universidad de Princeton han anunciado un nuevo avance en computación cuántica. Han desarrollado un bit cuántico, o qubit —la unidad de procesamiento fundamental de las computadoras cuánticas— que puede durar más de un milisegundo. Esto triplica la vida útil de un qubit hasta la fecha en un entorno de laboratorio y es casi 15 veces mayor que la de los procesadores industriales a gran escala, lo que supone un gran paso adelante.
Los bits convencionales de las computadoras solo pueden tener dos estados: 0 o 1. Al usar muchos de ellos, es posible realizar todas las operaciones que realizan las computadoras. La ventaja de los qubits, y nuestro interés en ellos, radica en que no son simplemente 1 o 0 como los bits convencionales, sino una superposición de esos dos estados. Esta es la propiedad cuántica que se hizo famosa gracias al experimento del gato cuántico: ¡el gato cuántico está muerto y vivo a la vez, el qubit es 1 y 0!
Esta propiedad permite una increíble capacidad de procesamiento. Por esta razón, las computadoras cuánticas se consideran la próxima revolución en la computación. Pueden realizar tareas que ni siquiera las supercomputadoras más avanzadas pueden hacer; entonces, ¿dónde están todas estas máquinas revolucionarias?
Los cúbits son muy frágiles y necesitan mantenerse a temperaturas muy bajas para ser estables, generalmente cerca del cero absoluto. Aunque un milisegundo pueda parecer poco tiempo, representa una mejora significativa.
Lo más interesante es que no solo es mejor que los diseños existentes; el equipo construyó un chip cuántico superconductor de tantalio-silicio completamente funcional basado en este cúbit, y es fácil de producir en masa.
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| El estudiante de posgrado Matthew Bland (izquierda) y la investigadora postdoctoral Faranak Bahrami lideraron el diseño del nuevo chip. Foto: Matthew Raspanti, Oficina de Comunicaciones. |
«Nuestros resultados están impulsando el estado del arte», declaró Nathalie de Leon, codirectora de la Iniciativa Cuántica de Princeton e investigadora principal del nuevo cúbit.
«El verdadero desafío, lo que nos impide tener computadoras cuánticas útiles hoy en día, es que cuando se construye un cúbit, la información simplemente no dura mucho», afirmó Andrew Houck, decano de ingeniería de Princeton e investigador principal. «Este es el próximo gran salto adelante».
Fundamental para este trabajo ha sido el uso de tantalio, un metal de transición muy duro. Es resistente a la corrosión y soporta el riguroso proceso de limpieza necesario para eliminar defectos. Son precisamente esos defectos los que provocan la pérdida de coherencia y el fallo del qubit.
«Se puede sumergir tantalio en ácido y sus propiedades no cambian», afirmó Faranak Bahrami, coautor principal del nuevo artículo.
Originalmente, el tantalio se depositaba sobre un sustrato de zafiro, pero la mejora que supuso este metal raro hizo que el zafiro se convirtiera en un problema. Se optó por el silicio, un material económico, abundante y de producción masiva. Esto facilita la escalabilidad de su producción.
Las computadoras cuánticas requerirán un millón de qubits trabajando conjuntamente para alcanzar su máximo potencial. Actualmente, trabajan con menos de 100. Un qubit escalable y estable representa un gran avance.
El estudio se ha publicado en Nature.