Un equipo internacional de investigadores ha anunciado un avance revolucionario en el campo de la computación cuántica, que podría transformar radicalmente la forma en que se procesa la información y se abordan problemas complejos.
La clave de este avance radica en la fabricación de una pieza fundamental: el silicio ultrapuro, que promete superar una barrera crítica en la computación cuántica al mejorar significativamente la duración de la coherencia cuántica.
La técnica recién desarrollada emplea qubits de átomos de fósforo implantados en cristales de silicio puro, lo que representa un avance crucial en la búsqueda de computadoras cuánticas escalables y precisas.
El profesor David Jamieson, de la Universidad de Melbourne y cosupervisor del proyecto, explicó la trascendencia de este avance.
Indicó que con una coherencia robusta proporcionada por nuestra nueva técnica, las computadoras cuánticas podrían resolver en horas o minutos algunos problemas que tomarían siglos a las computadoras convencionales o ‘clásicas’.
Los qubits, los componentes básicos de las computadoras cuánticas, son extremadamente sensibles a cambios en su entorno, como fluctuaciones de temperatura.
Incluso en condiciones de refrigeración cercanas al cero absoluto, las computadoras cuánticas actuales solo pueden mantener una coherencia sin errores durante una fracción de segundo, lo que ha sido un desafío significativo en el desarrollo de esta tecnología.
El profesor Richard Curry, cosupervisor de la Universidad de Manchester, resaltó el papel fundamental del silicio ultrapuro en la construcción de dispositivos qubit de alto rendimiento, que son esenciales para el desarrollo de computadoras cuánticas a escala.
Esta innovación se basa en el uso de las mismas técnicas de fabricación que los chips utilizados en las computadoras actuales, lo que brinda una ventaja adicional en términos de accesibilidad y escalabilidad.
Ravi Acharya, académico conjunto de las universidades de Manchester y Melbourne Cookson, enfatizó que esta técnica resuelve el problema de la pureza del silicio, lo que permitirá la creación de qubits de silicio de alta calidad.
Acharya explicó que los transistores presentes en los chips electrónicos de las computadoras cotidianas, que suman miles de millones, tienen el potencial de ser utilizados para la creación de qubits en dispositivos cuánticos basados en silicio.
Hasta ahora, la capacidad de generar qubits de silicio de alta calidad ha estado restringida en parte debido a la pureza del material inicial de silicio utilizado. La innovadora pureza alcanzada en este estudio aborda de manera efectiva este obstáculo.
El silicio es un material central en la tecnología de la información actual debido a su abundancia y versatilidad como semiconductor.
Sin embargo, su pureza ha sido un desafío para la computación cuántica, ya que la presencia de isótopos no deseados como el silicio-29 puede afectar la coherencia cuántica y generar errores.
El equipo de investigación logró reducir la presencia de silicio-29 en el chip de silicio, utilizando un haz enfocado de silicio-28 puro.
Este avance representa un logro en la purificación del silicio, ya que consiguieron reducir el contenido de silicio-29 del 4,5 por ciento a solo dos partes por millón.
El profesor Jamieson destacó la accesibilidad de esta técnica, ya que utiliza una máquina estándar que se encuentra en cualquier laboratorio de fabricación de semiconductores, adaptada a una configuración específica diseñada por el equipo.
Jamieson explicó que el hecho destacado radica en la capacidad de utilizar una máquina común, como un implantador de iones estándar, para purificar el silicio a este nivel.
Este equipo se encuentra disponible en cualquier laboratorio de fabricación de semiconductores y ha sido ajustado según una configuración específica desarrollada por el equipo de investigación.
Con este avance, el próximo objetivo es demostrar la capacidad de mantener la coherencia cuántica para múltiples qubits simultáneamente.
Se espera que un ordenador cuántico fiable con tan solo 30 qubits supere la potencia de los superordenadores actuales para algunas aplicaciones, lo que abriría la puerta a una nueva era en la computación y el procesamiento de información.
