Avance en computación cuántica: átomos se comunican en chips de silicio

Comunicación entre átomos dentro de chips de silicio abre camino a la computación cuántica escalable

Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) han logrado un hito revolucionario al conseguir que núcleos atómicos «conversen» entre sí dentro de chips de silicio. Este avance permite la creación de estados entrelazados cuánticos a la escala habitual en los chips electrónicos contemporáneos, acercando la realidad de la computación cuántica basada en silicio.

El desafío de conectar átomos en silencio

La clave del progreso ha sido permitir la comunicación precisa y robusta entre dos núcleos atómicos aislados, utilizando electrones como intermediarios. Estos núcleos, específicamente los de átomos de fósforo implantados en silicio, representan los objetos cuánticos más aislados y ‘limpios’ en estado sólido, ideales para procesar información cuántica.

Según el profesor Andrea Morello, líder del estudio, esta tecnología ha alcanzado tiempos de almacenamiento de información cuántica superiores a 30 segundos con errores inferiores al 1%, siendo pioneros en su desarrollo en dispositivos de silicio. Sin embargo, el gran reto radicaba en conectar estos núcleos a escala eléctrica y física adecuada para procesadores cuánticos prácticos.

Electrones como ‘teléfonos’ entre núcleos

Hasta ahora, la comunicación entre núcleos atómicos requería que compartieran un solo electrón y estuvieran extremadamente cerca, limitando la escalabilidad. El equipo de la UNSW encontró una solución inspiradora: aprovechar que los electrones pueden extender su influencia espacial y conectarse a varios núcleos a distancias de hasta 20 nanómetros – el tamaño estándar para chips modernos.

Esta distancia, aunque microscópica, se compara con la distancia entre Sydney y Boston si se escalara al tamaño humano, lo que demuestra la magnitud del avance. Así, los electrones actúan como «teléfonos» que permiten conversaciones en silencio entre núcleos separados, sin perder su aislamiento esencial para el procesamiento cuántico.

Un futuro escalable para la computación cuántica

Este método es compatible con las actuales tecnologías de fabricación de semiconductores, lo que implica que se podrán adaptar los procesos industriales de chips para la construcción de procesadores cuánticos basados en núcleos atómicos. Además, es posible implementar más electrones y modificar su configuración para interconectar múltiples núcleos a mayores distancias, facilitando la expansión de sistemas cuánticos complejos.

Para conocer más acerca del emocionante progreso en el campo de la computación cuántica, puedes consultar el artículo original publicado en la revista Science.

Este avance no solo representa un salto para la física y la ingeniería, sino que abre las puertas a una nueva generación de microchips que pueden revolucionar la informática y las tecnologías futuras.