10/Nov/04

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Nuevas formas de leer bits cuánticos

Investigadores de las universidades de Wisconsin y Toronto investigan un nuevo esquema en el cual campos magnéticos individuales pueden dar forma a los bits cuánticos.

(MIT Technology Review) Las computadoras cuánticas, que aprovechan las propiedades de partículas como los átomos, los protones o los electrones, pueden potencialmente usar una gama de esquemas: fotones individuales controlados por redes ópticas, nubes de átomos enlazadas por haces de láser y electrones atrapados en puntos cuánticos (quantum dots) embebidos en chips de silicio.

Debido a la extraña naturaleza de las partículas cuánticas, las computadoras cuánticas son mucho más veloces que las ordinarias a la hora de resolver ciertos problemas de gran envergadura, como la desencriptación de códigos secretos.

Las computadoras cuánticas basadas en chips podrían tener distintas ventajas, de hecho podrían impulsar la infraestructura manufacturera de la industria de los semiconductores. Sin embargo, controlar electrones individuales es extremadamente difícil.

Los investigadores, recientemente han notado que es posible controlar electrones en una computadora cuántica usando un solo campo magnético, en lugar de producir un campo magnético extremadamente pequeño y enfocado por cada electrón.

Investigadores de la Universidad de Toronto y la Universidad de Wisconsin en Madison avanzaron sobre esta idea con un nuevo esquema que permite que los electrones individuales puedan servir como bits cuánticos que pueden almacenar y procesar información computacional. Los electrones tienen dos orientaciones magnéticas (spin arriba y spin abajo, o "up" y "down") que pueden representar 0s y 1s binarios.

El nuevo esquema se apoya en las interacciones de pares de electrones. Pequeños electrodos situados cerca de de los puntos cuánticos —porciones de material semiconductor que pueden atrapar electrones individuales— pueden tirar de los electrones vecinos lo suficientemente cerca como para que intercambien energía.

El esquema de los investigadores toma un par de electrones a través de once pasos incrementales que involucran la interacción de electrones y el campo magnético global para invertir uno de los bits de cero a uno y viceversa.

La técnica podrá ser usada en la práctica en diez o veinte años, según los investigadores. El trabajo apareció en el número del 15 de julio del Physical Review Letters.