Los investigadores de QuTech, una colaboración entre la Universidad Tecnológica de Delft y TNO, han diseñado un récord de seis qubits giratorios basados ​​en silicio en una matriz totalmente interoperable. Es importante destacar que los qubits pueden ejecutarse con una tasa de error baja que se logra a través de un nuevo diseño de chip, un procedimiento de calibración automatizado y nuevos métodos para inicializar y leer qubits. Estos avances contribuirán al desarrollo de una computadora cuántica escalable basada en silicio. Los resultados han sido publicados en templar la naturaleza Este Dia.

Se pueden usar varios materiales para producir qubits, la contraparte cuántica de una parte de la computadora clásica, pero nadie sabe qué materiales serían mejores para construir una computadora cuántica a gran escala. Hasta ahora sólo ha habido manifestaciones más pequeñas que silicio Chips cuánticos con operaciones qubit de alta calidad. Ahora, investigadores de QuTech, dirigidos por el profesor Levin Vandersiben, han producido un chip de silicio de seis qubits que funciona con bajas tasas de error. Este es un paso importante hacia una computadora cuántica tolerante a errores que utilice silicio.

Para hacer qubits, los electrones individuales se colocan en una matriz lineal de seis.puntos cuánticosEspaciados 90 nanómetros. La matriz de puntos cuánticos está hecha en un chip de silicio con estructuras muy similares a un transistor, un componente común en todos los chips de computadora. Una propiedad de mecánica cuántica llamada giro se usa para identificar un qubit con su orientación que define 0 o 1 estados lógicos: el equipo usó radiación de microondas finamente sintonizada, campos magnéticos y potenciales eléctricos para controlar el espín y medir electrones individuales y hacer que interactúen entre sí.

«El desafío de la computación cuántica hoy tiene dos partes», explicó el primer autor, el Sr. Stephan Phillips. «Desarrollar qubits de calidad suficientemente buena y desarrollar una arquitectura que permita construir grandes sistemas de qubits. Nuestro trabajo se ajusta a ambas categorías. Y dado que el objetivo general de construir una computadora cuántica es un esfuerzo enorme, creo que es justo decir que hemos hecho un aporte a la dirección correcta”.

El espín electrónico es una propiedad sensible. Pequeños cambios en el entorno electromagnético hacen que la dirección de rotación fluctúe, y esto aumenta la tasa de error. El equipo de QuTech se basó en su experiencia previa en la ingeniería de puntos cuánticos con nuevos métodos para preparar, controlar y leer los estados de espín de los electrones. Usando esta nueva disposición de qubits, pueden crear Puertas lógicas, puertas lógicas Y sistemas de entrelazamiento de dos o tres electrones, según se requiera.

Se han producido matrices cuánticas que contienen más de 50 qubits utilizando qubits superconductores. Sin embargo, es la disponibilidad global de la infraestructura de ingeniería de silicio lo que brinda a los dispositivos cuánticos de silicio la promesa de una transición más fácil de la investigación a la industria. El silicio presenta ciertos desafíos de ingeniería y, hasta este trabajo del equipo de QuTech, las matrices de hasta tres qubits solo se pueden diseñar en silicio sin sacrificar la calidad.

«Este documento muestra que, a través de la ingeniería de precisión, es posible aumentar la cantidad de qubits de espín de silicio manteniendo la misma precisión para los qubits individuales. El bloque de construcción principal desarrollado en esta investigación se puede usar para agregar más qubits en las siguientes iteraciones de coautor, el Dr. Matthews”, dijo el coautor, el Dr. Matthews Madzic.

“En este documento, empujamos el sobre de conteo de qubits en silicio, logrando una alta resolución de inicialización, una alta resolución de lectura, una alta precisión de puerta de un solo qubit y un alto nivel de seg.qubit «Lo que realmente destaca es que demostramos todas estas propiedades juntas en un experimento en un número récord de qubits», dijo el profesor Vandersypen.