Investigadores lograron crear resonadores de microondas de baja pérdida y alta calidad, componentes críticos de la computación cuántica.
Un equipo de científicos de Estados Unidos ha logrado un hito notable en el campo de los superconductores. Este avance puede tener consecuencias importantes para el futuro de la computación cuántica.
La investigación detalla el desarrollo de un nuevo material superconductor que tiene el potencial de transformar la computación cuántica y potencialmente funcionar como un “superconductor topológico”.
Un superconductor topológico es un tipo especial de material que exhibe superconductividad (resistencia eléctrica cero) y también tiene propiedades únicas relacionadas con su forma o topología.
“Un superconductor topológico utiliza un estado deslocalizado de un electrón o un agujero (un agujero se comporta como un electrón con carga positiva) para transportar información cuántica y procesar datos de manera robusta”, explicaron los investigadores en un comunicado de prensa.
Es esencial para el desarrollo de computadoras cuánticas robustas, que exhiben una sensibilidad significativa a diversas formas de interferencia.
“Nuestro material podría ser un candidato prometedor para desarrollar componentes de computación cuántica más escalables y confiables”, dijo Peng Wei, profesor asociado de física y astronomía, quien dirigió el equipo.
Una combinación innovadora
Los investigadores combinaron telurio trigonal, un material conocido por sus propiedades quirales y no magnéticas, con un superconductor de estado superficial generado en una fina película de oro.
Esta innovadora combinación dio como resultado un superconductor de interfaz bidimensional con características distintivas que lo diferencian de los superconductores convencionales.
“Al crear una interfaz muy limpia entre el material quiral y el oro, desarrollamos un superconductor de interfaz bidimensional”, enfatizó Wei.
La quiralidad del telurio trigonal, su incapacidad de superponerse a su imagen especular, introduce un elemento único en el superconductor. Además, la interfaz entre el material quiral y el oro establece un entorno favorable.
“El superconductor de interfaz es único porque vive en un entorno donde la energía del espín es seis veces mayor que la de los superconductores convencionales”, explicó Wei.
Esta amplificación crea el potencial de utilizar excitaciones en la interfaz para generar bits cuánticos de espín, o cúbits. Para contextualizar, estas son las unidades fundamentales de información cuántica en las computadoras cuánticas.
Aplicaciones en computación cuántica
Las implicaciones de este descubrimiento llegan al campo en rápida evolución de la computación cuántica , que utiliza los principios de la mecánica cuántica para abordar problemas complejos que van más allá de las capacidades de las computadoras clásicas.
Los investigadores han logrado construir resonadores de microondas de alta calidad y baja pérdida, componentes esenciales de los ordenadores cuánticos, utilizando materiales significativamente más delgados que los que se utilizan habitualmente en la industria.
“Lo logramos utilizando materiales que son un orden de magnitud más delgados que los que se utilizan habitualmente en la industria de la computación cuántica. Los resonadores de microondas de baja pérdida son componentes fundamentales de la computación cuántica y podrían dar lugar a cúbits superconductores de baja pérdida”, comentó Wei al tiempo que destacaba la importancia de este logro.
Subrayó además la principal dificultad de la computación cuántica, que radica en mitigar la decoherencia, o la degradación de la información cuántica dentro de un sistema de qubit.
La decoherencia, el fenómeno por el cual un sistema cuántico pierde su frágil información cuántica como resultado de las interacciones con su entorno, constituye un obstáculo importante en el desarrollo de computadoras cuánticas prácticas.
La innovadora metodología de los investigadores, que utiliza materiales no magnéticos para establecer una interfaz más limpia, puede facilitar la creación de componentes más escalables y confiables para la computación cuántica.