Nuevo avance para crear el primer ordenador cuántico del mundo

En la carrera para diseñar el primer ordenador cuántico universal del mundo, un tipo especial de defecto del diamante llamado un centro vacante de nitrógeno (NV) está jugando un papel muy importante.

Los centros NV consisten en un átomo de nitrógeno y un sitio vacante que juntos sustituyen a dos átomos de carbono adyacentes en un cristal de diamante. Los defectos pueden grabar o almacenar la información cuántica y la transmiten en forma de luz, pero la señal es débil, difícil de identificar, extraer y transmitir a menos que se intensifique.

Ahora un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard, la Universidad de California, Santa Bárbara y la Universidad de Chicago ha dado un gran paso adelante en la mejora efectiva de la emisión de luz fluorescente de los centros de vacante de nitrógeno en diamante – un paso clave para el uso de los defectos de tamaño de un átomo en futuros ordenadores cuánticos.

La técnica, que se describe en la revista Applied Physics Letters, gira en torno al posicionamiento muy preciso de los centros NV dentro de una estructura llamada cavidad fotónica que puede aumentar la señal luminosa del defecto.

Los centros NV contienen un electrón sin parejaque puede almacenar información en una propiedad conocida como giro. Los investigadores pueden «leer» el estado del giro del electrón mediante la observación de la intensidad de las frecuencias particulares de la luz que el centro NV emite cuando es iluminado por un láser.

A temperatura ambiente, este patrón de emisión de luz se empareja a múltiples frecuencias de «banda lateral», por lo que es difícil de interpretar. Para amplificar el elemento más importante de la señal, los investigadores pueden utilizar una estructura llamada cavidad fotónico, que consiste en un patrón de agujeros a nanoescala que sirve para mejorar la emisión de luz del centro NV a su frecuencia principal.

«Una cavidad fotónica que se ajusta correctamente a los centros NV puede aumentar sustancialmente sus capacidades», dijo Evelyn Hu, investigadora de Harvard cuyo grupo estudia el comportamiento óptico y electrónico de los materiales que han sido esculpidos cuidadosamente en la nanoescala.

Los centros NV cuya señal se ve reforzada por las cavidades fotónicas podrían actuar como qubits, unidades fundamentales de la información cuántica en un ordenador cuántico. Han atraído mucho interés porque sus electrones tienen una larga vida útil de giro a temperatura ambiente, lo que significa que pueden mantener la información cuántica durante un tiempo relativamente largo.

 

EP – INNOVAticias

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