Tecnología

Nuevo método de computación cuántica en iones atrapados

Físicos de la Universidad de Amsterdam han propuesto en Physical Review Letters una nueva arquitectura para una computadora cuántica escalable.

Haciendo uso del movimiento colectivo de las partículas constituyentes, pudieron construir nuevos bloques de construcción para la computación cuántica que plantean menos dificultades técnicas que los métodos actuales de vanguardia.

Los investigadores trabajan en QuSoft y el Instituto de Física en los grupos de Rene Gerritsma y Arghavan Safavi-Naini. El esfuerzo, que fue dirigido por el estudiante de doctorado Matteo Mazzanti, combina dos ingredientes importantes.

Una es la llamada plataforma de iones atrapados, uno de los candidatos más prometedores para la computación cuántica que utiliza iones, átomos que tienen exceso o escasez de electrones y, como resultado, están cargados eléctricamente. El otro es el uso de un método inteligente para controlar los iones suministrados por pinzas ópticas y campos eléctricos oscilantes.

Como sugiere el nombre, las computadoras cuánticas de iones atrapados utilizan un cristal de iones atrapados. Estos iones pueden moverse individualmente, pero lo que es más importante, también como un todo. Resulta que los posibles movimientos colectivos de los iones facilitan las interacciones entre pares individuales de iones.

En la propuesta, esta idea se concreta aplicando un campo eléctrico uniforme a todo el cristal, con el fin de mediar interacciones entre dos iones específicos en ese cristal. Los dos iones se seleccionan aplicando potenciales de pinza sobre ellos; vea la imagen de arriba. La homogeneidad del campo eléctrico asegura que solo permitirá que los dos iones se muevan junto con todos los demás iones en el cristal. Como resultado, la fuerza de interacción entre los dos iones seleccionados es fija, independientemente de qué tan separados estén los dos iones.

Una computadora cuántica consta de ‘puertas’, pequeños bloques de construcción computacionales que realizan operaciones análogas cuánticas de operaciones como ‘y’ y ‘o’ que conocemos de las computadoras ordinarias. En las computadoras cuánticas de iones atrapados, estas puertas actúan sobre los iones y su funcionamiento depende de las interacciones entre estas partículas. En la configuración anterior, el hecho de que esas interacciones no dependan de la distancia significa que también la duración de la operación de una puerta es independiente de esa distancia.

Como resultado, este esquema para la computación cuántica es inherentemente escalable y, en comparación con otros esquemas de computación cuántica de última generación, plantea menos desafíos técnicos para lograr computadoras cuánticas con un funcionamiento comparable, afirman los autores de la investigación.

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