El dispositivo está compuesto por un chip de zafiro con un qubit superconductivo colocado encima de otro que actúa como oscilador mecánico.
Crédito: Uwe Von Luepke/ETH Zúrich
El avance se basa en una estructura cuidadosamente diseñada. El dispositivo combina dos elementos distintos: un qubit superconductivo y un resonador mecánico, ambos montados en chips de zafiro. El resonador mecánico actúa como un disco piezoeléctrico, estabilizando las oscilaciones gracias a su robustez física, un aspecto crucial frente a la inestabilidad de los qubits clásicos.
Un qubit se distingue por su capacidad de existir en varios estados simultáneamente. En este caso, los investigadores han desarrollado una membrana similar a la piel de un tambor. Esta membrana puede mantener la información en tres estados: un estado estacionario, un estado vibratorio o una superposición de ambos. Este ensamblaje permite una conservación de la información más duradera.
Los qubits tradicionales, que a menudo se basan en campos electromagnéticos, son efímeros, desapareciendo en una fracción de segundo. Este nuevo qubit mecánico supera esta limitación al ofrecer tiempos de coherencia mucho más largos. Esto ha sido posible gracias a un material superconductivo cuidadosamente seleccionado, combinado con una técnica de fabricación innovadora.
En las pruebas, las prestaciones de este qubit mecánico resultaron superiores a las de los qubits híbridos o virtuales. Los investigadores señalan que los tiempos de coherencia dependen en gran medida de los materiales utilizados, un parámetro que esperan seguir mejorando en estudios futuros.
Ilustración de las mediciones de interacción resonante y los estados vibratorios asociados.
Crédito: Science (2024). DOI: 10.1126/science.adr2464
Estos trabajos también abren perspectivas en el ámbito de la computación cuántica funcional. El equipo planea probar sus qubits con puertas cuánticas para evaluar su eficacia en arquitecturas complejas. Una mejor comprensión de las interacciones entre estos componentes podría acelerar el desarrollo de ordenadores cuánticos plenamente operativos.
Este enfoque representa un avance importante, tanto en el plano teórico como tecnológico. Los dispositivos que utilizan propiedades mecánicas pronto podrían superar a sus homólogos virtuales, allanando el camino hacia ordenadores cuánticos más confiables y potentes.
¿Qué es un qubit?
Un qubit, o bit cuántico, es la unidad básica de información en un ordenador cuántico. A diferencia del bit clásico, que puede ser 0 o 1, un qubit puede existir en una superposición de ambos estados simultáneamente.
Esta superposición es posible gracias a los principios de la mecánica cuántica, en particular el principio de superposición. Esto permite que los qubits procesen y almacenen mucha más información que un bit clásico.
Los qubits se suelen realizar a partir de partículas subatómicas, como electrones o fotones, o mediante sistemas artificiales como los circuitos superconductivos.
Al combinar varios qubits, los ordenadores cuánticos pueden resolver problemas complejos mucho más rápido que los ordenadores tradicionales, abriendo nuevas perspectivas en criptografía, química e inteligencia artificial.