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La punta STM (Fe) opera el qubit del sensor y mueve los qubits, creando la nueva plataforma multi-qubit. CRÉDITO Instituto de Ciencias Básicas |
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Investigadores del Centro IBS de Nanociencia Cuántica (QNS) de la Universidad Ewha Womans han logrado avances revolucionarios en la ciencia de la información cuántica. Trabajando con equipos de Japón, España y Estados Unidos, crearon una novedosa plataforma qubit de espín electrónico ensamblada átomo a átomo sobre una superficie. Este avance se publicó el 6 de octubre de 2023 en la revista Science.
Se está creando una nueva plataforma qubit átomo a átomo
Seúl, República de Corea | Publicado el 6 de octubre de 2023
A diferencia de los dispositivos cuánticos atómicos de superficie anteriores que solo podían controlar un único qubit, los investigadores de QNS han demostrado con éxito la capacidad de controlar múltiples qubits simultáneamente, lo que permite la aplicación de puertas de uno, dos y tres qubits.
Los qubits, las unidades básicas de información cuántica, son clave para aplicaciones cuánticas como la computación, la detección y las comunicaciones cuánticas. PHARK Soo-hyon, uno de los investigadores principales del QNS, subraya la importancia de este proyecto. «Hasta ahora, los científicos sólo han podido crear y controlar un único qubit en una superficie, lo que representa un gran paso adelante hacia los sistemas multiqubit», explicó.
Bajo el liderazgo de BAE Yujeong, PHARK Soo-hyon y el director Andreas HEINRICH, QNS desarrolló esta novedosa plataforma que consta de átomos magnéticos individuales colocados sobre una superficie impecable de un fino aislante. Estos átomos pueden posicionarse con precisión utilizando la punta de un microscopio de efecto túnel (STM) y manipularse mediante resonancia de espín electrónico (ESR-STM). Este control a nivel atómico ha permitido a los investigadores manipular coherentemente los estados cuánticos. También establecieron la capacidad de controlar qubits distantes, allanando el camino para escalar a decenas o cientos de qubits en un entorno libre de errores.
BAE Yujeong enfatizó: «Es realmente sorprendente que ahora podamos controlar los estados cuánticos de múltiples átomos individuales en superficies simultáneamente». La precisión a escala atómica de esta plataforma permite la manipulación remota de los átomos para realizar operaciones de qubit individualmente, sin la punta de el STM para moverse.
Esta investigación marca un alejamiento significativo de otras plataformas de qubits, como los dispositivos fotónicos, las trampas de iones y átomos y los dispositivos superconductores. Una de las ventajas únicas de este enfoque de espín de electrones basado en la superficie es la variedad de especies de espín disponibles y la amplia variedad de geometrías bidimensionales que se pueden ensamblar con precisión.
En el futuro, los investigadores esperan protocolos de simulación, computación y detección cuántica que utilicen estas arquitecturas atómicas ensambladas con precisión. En general, se espera que el trabajo de los investigadores de QNS marque el comienzo de una nueva era de control a nivel atómico en la ciencia de la información cuántica y consolide la posición de Corea como líder mundial en este campo.
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