Nuevos cubits superconductores tipo SQUID: hacia la computación cuántica escalable

dibujo20090307squidqubittunablephysrevlettersLa superconductividad es un fenómeno cuántico a escala macroscópica. Una tecnología factible para el desarrollo de ordenadores cuánticos escalables se basa en el uso de circuitos superconductores para implementar cubits. Para ello es necesario poder acoplar cubits de forma selectiva y controlada. Investigadores holandeses del Instituto de Nanociencia de Kavli, en Delft, han implementado un nuevo tipo de cubit superconductor que incorpora un mecanismo de control que permite acoplar o desacoplar cubits de forma selectiva y lo han demostrado experimentalmente. Un paso más hacia los ordenadores cuánticos prácticos. El trabajo técnico se ha publicado en F.G. Paauw, A. Fedorov, C.J.P.M. Harmans, J.E. Mooij, “Tuning the Gap of a Superconducting Flux Qubit,” Physical Review Letters 102: Art. No. 090501, 2009 (ArXiv preprint).

El nuevo cubit se muestra en la figura de arriba (a) donde se ha reemplazado uno de las 3 diodos Josephson habituales (el más pequeño) con un dispositivo SQUID controlable (amplicado en gris en la fibura (b)). El nuevo cubit puede acoplarse o desacoplarse mediante resonancia con otro cubit de forma rápida (en la escala de nanosegundos) y precisa gracias a que permite controlar el mínimo de energía que separa los estados de flujo superconductor cuántico que representan los dos estados del cubit. La figura de abajo ilustra este proceso, mostrando cómo el mínimo crece desde la figura (a) a la (c), hasta varios GHz en frecuencia. Para conseguir este control han introducido un mecanismo de retroalimentación del flujo superconductor similar a un circuito de control retroalimentado.

Un mecanismo de control del acoplamiento entre cubits tan preciso y rápido es muy importante para una futura lógica de computadores cuánticos escalables ya que para luchar contra la “inevitable” decoherencia hay que operar con registros de cubits muy rápido con objeto de poder realizar gran número de pasos del algoritmo cuántico antes de que el “demonio” de la decoherencia “lea” resultados cuánticos parciales e invalide el resultado final.


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