Un qubit de espín de electrones de un solo átomo en silicio.

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica es la computación cuántica.
• Física atómica es la física atómica.
• Física del estado sólido Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los átomos individuales son sistemas cuánticos ideales para los bits cuánticos (qubits).
• Las implementaciones anteriores de qubits incluyen trampas electromagnéticas y centros de vacío de nitrógeno en diamantes.
• El escalamiento de los procesadores cuánticos requiere la integración de qubits atómicos con dispositivos eléctricos.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la manipulación coherente de un qubit de espín de electrones individuales unido a un átomo de fósforo en el silicio.
• Para lograr una lectura eléctrica del estado del qubit.
• Para evaluar el potencial de las arquitecturas escalables de computación cuántica.

Principales métodos:

• Utilizó la resonancia de espín de electrones (ESR) para impulsar las oscilaciones de Rabi.
• Empleó una secuencia de pulsos de eco de Hahn para medir el tiempo de coherencia de espín.
• Desarrolló una arquitectura de dispositivo compatible con la tecnología de circuitos integrados para lecturas eléctricas.

Principales resultados:

• Manipulación coherente demostrada de un qubit de espín de un solo electrón en silicio natural.
• Se logró una lectura eléctrica de un solo disparo del qubit.
• Se midió un tiempo de coherencia de espín superior a 200 microsegundos, con potencial para tiempos más largos en silicio enriquecido.

Conclusiones:

• El espín del electrón de un solo átomo de fósforo en el silicio es una plataforma prometedora para la computación cuántica escalable.
• La medición eléctrica y el control coherente se han combinado con éxito.
• Este enfoque ofrece compatibilidad con la tecnología de circuitos integrados existente.