Ilustración de una de red de silicio con posicionamiento preciso de átomos de arsénico individuales. / Robotitus
Un nuevo proceso de fabricación, que podría emplearse en la construcción de computadoras cuánticas, logró una tasa de fallos casi nula y posee el potencial de escalar.
El estudio, publicado en Advanced Materials, marca la primera vez que se logra posicionar con fiabilidad átomos individuales, una idea propuesta hace 25 años.
La precisión cercana al 100% y la escalabilidad de este método abren la posibilidad de construir una computadora cuántica capaz de resolver los problemas más complejos del mundo
Computadoras cuánticas
La computación cuántica teóricamente tiene el potencial de solucionar problemas complejos inaccesibles para las computadoras «clásicas» basadas en transistores binarios.
Los qubits (bits cuánticos), esenciales en una computadora cuántica universal, pueden crearse a partir de átomos individuales ubicados en silicio, enfriados a temperaturas extremadamente bajas para mantener estables sus propiedades cuánticas.
Estos átomos pueden manipularse con señales eléctricas y magnéticas para procesar información, similar a como se manipula un transistor binario en una computadora clásica.
Este enfoque aprovecha el poder de la mecánica cuántica, incluyendo fenómenos como la superposición y el entrelazamiento cuántico
Esto permite que las computadoras cuánticas consideren simultáneamente múltiples posibilidades para problemas con un gran número de resultados posibles, una tarea imposible para las supercomputadoras actuales.
Varias estrategias están en desarrollo para construir computadoras cuánticas, pero ninguna ha logrado aún la escala y bajas tasas de error necesarias.
La innovación
Una estrategia consiste en posicionar con precisión átomos «impuros» individuales en un cristal de silicio, lo cual permite manipular sus propiedades cuánticas para formar qubits.
Este enfoque tiene tasas de error de qubit inherentemente bajas y se basa en tecnologías de microelectrónica de silicio escalables.
El nuevo estudio exploró el uso de arsénico en vez de fósforo para lograr la baja tasa de fallos necesaria, empleando un microscopio capaz de identificar y manipular átomos individuales para insertar átomos de arsénico en un cristal de silicio.
Aunque el proceso actualmente requiere posicionar cada átomo manualmente (un método lento), teóricamente este proceso podría repetirse indefinidamente.
La automatización e industrialización de este proceso son necesarias para construir una computadora cuántica universal.
Los autores sugieren que la industria de semiconductores de silicio, podría contribuir al avance del campo, dado que tanto el arsénico como el silicio se utilizan comúnmente en la fabricación de semiconductores para la computación clásica.
Este enfoque es altamente compatible con los procesos actuales de semiconductores y podría integrarse una vez que se superen los desafíos de ingeniería.
