Habrá ordenadores portátiles con coprocesadores cuánticos a temperatura ambiente algún día

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¿Algún día habrá ordenadores cuánticos a temperatura ambiente en todos los ordenadores portátiles? Depende del experto que consultes te dirá una cosa o te dirá otra. La computación cuántica en estado sólido y a temperatura ambiente parece más una utopía que una realidad. Marshall Stoneham del University College de Londres opina que, aunque a temperatura ambiente ya se han fabricado dispositivos cuántidos de 2 o 3 cubits, parece casi imposible fabricar uno de más de 20 cubits. Sin embargo, a la temperatura del nitrógeno líquido, digamos 77 ºK, habrá ordenadores cuánticos con un buen número de cubits en unas décadas. A la temperatura del hielo seco, digamos 195 ºK, parece razonable que también los haya. A temperaturas alcanzables termoeléctrica o termomagnéticamente, como 260 ºK, todo es más difícil y la esperanza se va diluyendo. Stoneham es profesor emérito. Por su edad carece de la esperanza de los más jóvenes. Físicos que se doctorarán en computación cuántica verán con ojos muy diferentes lo que para ellos será el presente en computación cuántica dentro de unas décadas. Stoneham nos lo cuenta en “Is a room-temperature, solid-state quantum computer mere fantasy?,” Physics 2: 34, April 27, 2009 .

Stoneham nos propone dos posibilidades, solo comentaré la primera (ilustrada en la figura) desarrollada por Andrew Fisher, Thornton Greenland y él mismo, basada en espintrónica controlada ópticamente (“Optically driven silicon-based quantum gates with potential for high-temperature operation,” J. Phys.: Condens. Matter 15: L447-L451, 2003 , y R. Rodriquez et al., “Avoiding entanglement loss when two-qubit quantum gates are controlled by electronic excitation,” J. Phys.: Condens. Matter 16: 2757-2772, 2004. Se toma una película delgada de silicio de unos 10 nanómetros de grosor, isotópicamente pura (para evitar espines nucleares), sobre un substrato óxido. Se dopa el silicio aleatoriamente con átomos de dos especies dadoras de electrones, una serán los cubits (verde en la figura), la otra controlará a los cubits (rojo en la figura). En el estado fundamental, ambas especies interactúan muy débilmente (sus funciones de onda está muy localizadas como muestra la figura). Cuando un átomo de control es excitado, el área de interacción de su función de onda crece. Si logra interactuar con dos átomos que actúan de cubits logra que se entrelacen entre sí (ilustrado en la figura con una función de onda común a los 3 átomos dopantes). Este sistema cuántico se puede controlar ópticamente utilizando luz láser de diferentes frecuencias. La técnica permite entrelazar a pares hasta 20 cubits sin dificultad. Eligiendo adecuadamente los dopantes se puede lograr que funcione a temperatura ambiente. Sin embargo, su escalabilidad todavía es un problema (20 cubits son demasiado pocos para poder computar algo de interés práctico).

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Pregunta a un profesor de Arquitectura de Computadores: ¿dónde están los ordenadores portátiles cuánticos comerciales? (Publicado por emulenews en Abril 24, 2009)

El récord de factorización de números utilizando computadores cuánticos (Publicado por emulenews en Febrero 18, 2009)

100 cubits son suficientes para que un ordenador cuántico sea útil a los químicos (Publicado por emulenews en Diciembre 8, 2008)

Computación cuántica óptica sobre silicio (o primeras puertas lógicas cuánticas en guías ópticas planares integradas) (Publicado por emulenews en Mayo 2, 2008)


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