Un minúsculo vórtice en un material superconductor permite manipular un bit con un gasto de energía cercano a un límite fundamental de la física.
Un bit clásico puede adoptar dos estados, обозначados como 0 y 1. Aquí, los investigadores no utilizan una carga eléctrica almacenada en un transistor. Aprovechan un vórtice superconductor, una diminuta zona alrededor de la cual circula una corriente en el material. Su posición sirve directamente para representar uno de los dos estados del bit.
Dispositivo experimental que utiliza un vórtice superconductor confinado en un potencial de atrapamiento nanométrico.
Crédito: Fridman et al., Nature Communications (2026), licencia CC BY 4.0.
Para mantener este vórtice, el equipo creó una trampa nanométrica con dos posiciones estables. Una fuerza aplicada al sistema puede hacer que el vórtice pase de una posición a otra: el 0 o el 1. Los investigadores estudiaron la fuerza necesaria para estos desplazamientos, con el fin de determinar la energía requerida para cambiar un 0 por un 1 y viceversa.
El experimento funciona a 4,2 K, es decir, aproximadamente a -268,95 °C. A esta temperatura, el material es superconductor: la corriente puede circular por él sin la resistencia eléctrica habitual.
La cuestión energética aparece cuando es necesario modificar un bit. La física impone un gasto mínimo para esta operación, más concretamente para un borrado: este gasto se denomina límite de Landauer. Depende de la temperatura. A 4,2 K, este límite es de aproximadamente 4 × 10-23 julios por bit, una cantidad extremadamente pequeña a escala de un dispositivo electrónico.
Sin embargo, los investigadores no midieron directamente una operación que respetara el protocolo de Landauer. Su dispositivo experimental es incompatible con este protocolo preciso. Por ello, utilizaron simulaciones numéricas para evaluar la energía de una manipulación adaptada. El resultado se sitúa a menos de un factor diez del límite teórico.
Por tanto, el estudio de investigación no presenta aquí una memoria informática completa que consuma casi el mínimo absoluto. Muestra que un bit basado en la posición de un vórtice superconductor puede, en el modelo estudiado, acercarse considerablemente a él. Su funcionamiento a muy baja temperatura también limita esta vía a sistemas ya refrigerados; de lo contrario, el interés energético pierde evidentemente todo su sentido.
Los autores contemplan, en particular, una integración con circuitos cuánticos criogénicos, que también funcionan a baja temperatura. También mencionan un posible uso de estos vórtices en determinadas arquitecturas de computación cuántica. Los próximos pasos deberán transformar este bit aislado en elementos controlables e integrables en circuitos más amplios.