Átomos que conversan dentro de chips de silicio: un avance clave para la computación cuántica
Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) lograron recientemente que átomos actúen como si “conversaran” entre sí dentro de un chip de silicio, utilizando electrones como mensajeros cuánticos. Este desarrollo representa un paso importante hacia la construcción de computadoras cuánticas escalables basadas en tecnologías ya usadas en la industria de los semiconductores.
Hasta ahora, uno de los grandes retos para la computación cuántica con átomos era cómo hacer que núcleos atómicos aislados muy buenos para almacenar información cuántica por su estabilidad se comuniquen entre sí sin sacrificar esa estabilidad. Los científicos implantaron átomos de fósforo en una estructura de silicio ultra puro, y aprovecharon la propiedad de los electrones de “expandirse” espacialmente lo suficiente como para interactuar con más de un núcleo. De ese modo, dos núcleos separados por unas 20 nanómetros una distancia diminuta, pero al nivel de microchips actuales fueron capaces de entablar un estado entrelazado, esencial para operaciones cuánticas.
El entrelazamiento cuántico es cuando dos partículas se comportan de forma correlacionada de modo que ya no pueden describirse de manera independiente, incluso separadas. En esta investigación, los núcleos atómicos lograron estar entrelazados a través de un electrón que servía de puente, lo que permitió interactuar con uno y otro aunque no estuvieran justo contiguos. Además, dichos núcleos se mantuvieron en condiciones de aislamiento muy buenas, impidiendo que el ruido externo arruinara la información cuántica con facilidad.
Los científicos resaltan que esta técnica funciona a escalas compatibles con la fabricación de chips modernos. Esto significa que no se necesitan entornos exóticos o materiales radicalmente distintos, sino que muchos componentes utilizados comercialmente podrían adaptarse para producir computadoras cuánticas basadas en este principio.
No es un sistema listo para uso comercial todavía, pero sus características son prometedoras: los átomos retuvieron la coherencia suficiente para permitir gates lógicos cuánticos con errores muy bajos; se demostró que las operaciones de entrelazamiento se pueden encender y apagar con control eléctrico, y se utilizaron procedimientos de calibración avanzados para asegurar que la conexión entre los núcleos fuera precisa.
Este avance acerca la posibilidad de construir procesadores cuánticos más grandes y precisos, con muchas partículas cuánticas operando juntas, lo que es esencial para que las computadoras cuánticas verdaderamente superen a las clásicas en tareas complejas. Los investigadores planean continuar extendiendo esta arquitectura: agregar más núcleos atómicos, mejorar la distancia entre ellos sin perder fidelidad, y explorar cómo estas técnicas podrían integrarse en el hardware cuántico del futuro.
El hallazgo es emocionante porque acerca la computación cuántica basada en silicio con la que ya trabajamos día a día en nuestros dispositivos digitales al mundo cuántico, haciendo más plausible que en un futuro haya computadoras cuánticas fiables, compactas y accesibles, sin depender de tecnologías radicalmente nuevas fuera del alcance industrial actual.
