Unos ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), en Australia, han eliminado un obstáculo que dificultaba la expansión de la utilización de los ordenadores cuánticos. Según han explicado, su nueva técnica permitirá controlar millones de qubits de espín, que son unidades básicas de información en un procesador cuántico de silicio.
Los investigadores han señalado que con su estudio han encontrado “la pieza que faltaba” y que esto permitirá que las computadoras cuánticas realicen operaciones complejas con mayor facilidad. Esto se debe a que, hasta la fecha, los expertos en este tipo de aparatos han trabajado con un modelo de prueba de concepto de los procesadores cuánticos con tan solo un puñado de qubits.
“Hasta este momento, el control de los qubits de espín de los electrones dependía de que suministráramos campos magnéticos de microondas poniendo una corriente a través de un cable justo al lado del qubit”, ha afirmado el doctor Jarryd Pla, profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Telecomunicaciones de la UNSW.
Según ha comentado Pla, el objetivo de la investigación era descubrir cómo controlar millones de qubits sin ocupar más espacio con cableado, sin usar electricidad y sin generar más calor. “Los campos magnéticos disminuyen muy rápidamente con la distancia, por lo que solo podemos controlar los qubits más cercanos al cable –explica Pla-. Eso significa que tendríamos que añadir más”.
Asimismo, Pla destaca que el chip funciona a muy bajas temperaturas e introducir más cables supondría un aumento del calor en el chip, lo cual interferiría en la fiabilidad de los qubits. Por ello, Pla apunta que su nueva técnica aporta la certeza de efectividad de los qubits.
El estudio replantea la manera de trabajar con los ordenadores cuánticos para solucionar los principales problemas que estos tenían. De este modo, en vez de tener multitud de cables de control en el mismo chip de silicio para contar con millones de qubits, el equipo ha trabajado en un campo magnético para manipular todos los qubits a la vez desde la parte superior del chip.
“En principio, podríamos suministrar campos de control a hasta cuatro millones de qubits”, recalca Pla. Para ello, han añadido directamente en el chip un resonador dieléctrico, un prisma de cristal. De esta manera, cuando las microondas se dirigen al resonador, este nuevo componente enfoca la longitud de las microondas hasta un tamaño menor.
Al reducir su longitud por debajo de un milímetro, la conversión de la energía de microondas en el campo magnético es mucho más eficiente. Pla subraya que ahora no se necesita “poner mucha energía para conseguir un campo de conducción fuerte para los qubits” y, así, no se genera mucho calor. Además, con esta técnica logran que millones de qubits reciban el mismo nivel de control.
"Aunque hay retos de ingeniería que resolver antes de que se puedan fabricar procesadores con un millón de qubits, nos entusiasma el hecho de que ahora tengamos una forma de controlarlos", añade Pla.
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