200 veces más rápido que nunca: la operación cuántica más rápida hasta el momento

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Un grupo de físicos en UNSW Sydney construyó una versión súper rápida del bloque de construcción central de una computadora cuántica

Un grupo de científicos liderado por la Profesora de Australia del Año 2018, Michelle Simmons, ha logrado la primera puerta de dos qubits entre los átomos atómicos en silicio, un hito importante en la búsqueda del equipo para construir una computadora cuántica a escala atómica. La pieza fundamental de investigación se publicó hoy en la revista Nature, de renombre mundial .

Una compuerta de dos qubits es el bloque de construcción central de cualquier computadora cuántica, y la versión del equipo de UNSW es ​​la más rápida que se haya demostrado en silicio, completando una operación en 0.8 nanosegundos, que es 200 veces más rápida que otros giros existentes. Puertas de dos qubits basadas.

De izquierda a derecha: la profesora Michelle Simmons, el Dr. Sam Gorman, Asociado de investigación postdoctoral, el Dr. Yu He, Asociado de investigación postdoctoral, Ludwik Kranz, estudiante de doctorado, el Dr. Joris Keizer, investigador principal, Daniel Keith, estudiante de doctorado

En el enfoque grupal de Simmons, una compuerta de dos qubits es una operación entre dos giros de electrones, comparable al papel que desempeñan las compuertas lógicas clásicas en la electrónica convencional. Por primera vez, el equipo pudo construir una compuerta de dos qubits colocando dos qubits de átomos más juntos que nunca, y luego, en tiempo real, observando y midiendo de forma controlada sus estados de giro.

No es que estemos dando nuestros primeros pasos en el mundillo de la computación cuántica, es que a duras penas podemos mantener erguida la cabeza. Sí, hay proyectos de Google o IBM que han conseguido procesadores de 72 y 50 qubits, respectivamente. Sin embargo, nuestras herramientas son aún muy muy torpes, inestables y lentas, “muy” lentas.

FAQ cuántico: Un qubit es un bit cuántico. Si en computación tradicional cada bit puede tener dos estados (1 y 0), en computación cuántica los estados pueden superponerse y, de esa forma, la capacidad de cálculo se dispara. En este sentido, una puerta cuántica (una operación entre dos espines) es el equivalente de una puerta lógica corriente: una operación entre dos bits cuánticos.

Joris Keizer, Michelle Simmons y Yu He en CQC2T.

Un nuevo enfoque. En el diseño de Simmons, los qubits son átomos individuales de fósforo encapsulados en el silicio. Gracias al silicio, el equipo ha conseguido reducir el ruido eléctrico de sus circuitos atómicos y ha conseguido una fiabilidad del 98%. Es decir, hasta límites nunca vistos por cualquier sistema que se haya diseñado hasta el momento.

¿Cómo lo han hecho? No es un trabajo sencillo porque estamos hablando de estructuras computacionales de escala nanométrica. Los investigadores calcularon la distancia óptima entre los dos átomos de fósforo y, gracias a un microscopio de efecto túnel, los investigadores pudieron colocar los átomos en la placa de silicio y estudiar sus estados en tiempo real.

El resultado Según publica Nature, el equipo de UNSW pudo lograr un tiempo de 0,8 nanosegundos en cada operación. Eso son operaciones 200 veces más rápidas que los sistemas actuales. Algo realmente sorprendente aunque hemos de reconocer que aún queda mucho trabajo. No menos de diez años para comercializarlo.

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