Funcionamiento de una unidad de procesador cuántico de silicio por encima de un kelvin

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Física del estado sólido
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La escala de las computadoras cuánticas está limitada por la generación de calor y el poder de enfriamiento de los refrigeradores de dilución.
• Las tecnologías actuales de qubits de estado sólido enfrentan desafíos significativos para lograr números de qubits a gran escala.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar una célula de procesador cuántico de silicio escalable que funcione a temperaturas más altas.
• Permitir el desarrollo de ordenadores cuánticos con electrónica de control clásica integrada.

Principales métodos:

• Utilizó una unidad de procesador cuántico de silicio con dos qubits confinados a puntos cuánticos.
• Puntos cuánticos aislados del depósito de electrones para la inicialización y la lectura a través del túnel de electrones.
• Resonancia de espín impulsada eléctricamente para el control coherente de qubits en silicio enriquecido isotópicamente.

Principales resultados:

• Logró una fidelidad de puerta de un solo qubit del 98.6% y un tiempo de coherencia de 2 microsegundos a 1.5 Kelvin.
• Funcionamiento demostrado en campos magnéticos bajos (0,1 tesla) con energía de qubit por debajo de la energía térmica.
• Mostró una célula unitaria compatible con arquitecturas de corrección de errores y escalable a millones de qubits.

Conclusiones:

• La unidad de procesador cuántico de silicio demostrada es un bloque de construcción central para computadoras cuánticas escalables.
• El funcionamiento a 1,5 Kelvin es factible, lo que sugiere el uso potencial de sistemas de enfriamiento 4He bombeados más simples.
• Este avance podría permitir la integración de la electrónica de control clásica con las matrices de qubits, superando los principales obstáculos de escala.