Este superconductor podría ser clave para un tipo completamente diferente de computadora cuántica

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Este superconductor podría ser clave para un tipo completamente diferente de computadora cuántica Para que la computación cuántica se

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Para que la computación cuántica se realice plenamente, vamos a tener que dar algunos grandes avances científicos en el camino, incluida la búsqueda de un superconductorque pueda actuar de la misma manera que el silicio en la computación actual. Un equipo de investigadores cree que la búsqueda podría haber terminado.

Presentamos el compuesto ditellurida de uranio (UTe 2 ), que según un nuevo estudio podría usarse para construir circuitos lógicos con qubits , esos bits cuánticos súper potentes que pueden estar en dos estados a la vez.

Uno de los principales problemas a los que se enfrentan actualmente los físicos cuánticos es mantener esos qubits operativos y estables durante el tiempo suficiente para hacer algo de computación real con ellos. Es un tema espinoso conocido como decoherencia cuántica .

Lo que hace que UTe 2 se destaque como un superconductor es su fuerte resistencia a los campos magnéticos, resistencia a los errores que de otro modo podrían arrastrarse a los cálculos cuánticos.

«Este es potencialmente el silicio de la era de la información cuántica», dice el físico Nick Butch , del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). «Se podría usar ditellurida de uranio para construir los qubits de una computadora cuántica eficiente «.

Butch y sus colegas descubrieron las propiedades cuánticas de UTe 2 mientras investigaban una variedad de imanes a base de uranio. La idea inicial era que UTe 2 podría volverse magnético a bajas temperaturas, y aunque eso no sucedió, el compuesto se convirtió en un superconductor.

Técnicamente, el ditellurida de uranio es un triplete de espín, en lugar de un singlete de espín, como la mayoría de los otros superconductores. Esto significa que sus pares de Cooper (electrones unidos a bajas temperaturas) pueden orientarse de manera diferente.

La física puede volverse muy compleja muy rápidamente, pero el punto importante es que estas propiedades significan que los pares de Cooper se pueden alinear en paralelo en lugar de en oposición, y eso a su vez sugiere que UTe 2 debería mantener su superconductividad frente a perturbaciones externas (amenazas a la coherencia cuántica).

Este superconductor podría ser clave para un tipo completamente diferente de computadora cuánticaUna «ilustración caprichosa» que destaca los beneficios de un superconductor triplete giratorio. (N. Hanacek / NIST)

«Estos pares de spin paralelos podrían ayudar a que la computadora permanezca funcional», dice Butch . «No puede bloquearse espontáneamente debido a las fluctuaciones cuánticas».

Una de las razones por las cuales la computación cuántica puede ser un giro de la cabeza es que hay varios enfoques posibles, y los científicos aún no están seguros de cuál funcionará mejor (o no funcionará).

Usar UTe 2 de esta manera tomaría el enfoque de computación cuántica topológica, un enfoque que no se ha explorado tanto como otras opciones hasta ahora: esencialmente, tiene como objetivo codificar qubits en un tipo de cuasipartícula que puede no existir realmente.

Gran parte de la computación cuántica topológica sigue siendo hipotética, pero su gran ventaja, si es que funciona, es que no requeriría el mismo nivel de corrección de error cuántico solo para permanecer coherente y estable.

Eso podría darnos qubits lógicos que funcionan sin la necesidad de muchos otros qubits solo para la corrección de errores. La computación cuántica topológica tiene sus propios desafíos, y todavía estamos muy lejos de una computadora cuántica de propósito general, pero es un paso en la dirección correcta, como muchos otros avances emocionantes que estamos viendo.

Y el equipo cree que el ditellurida de uranio tiene algunos secretos más que abandonar, tanto en lo que respecta a la computación cuántica como a los superconductores en general.

«Explorarlo más a fondo podría darnos una idea de lo que estabiliza estos superconductores de giro paralelo», dice Butch .

«Un objetivo principal de la investigación de superconductores es poder comprender la superconductividad lo suficientemente bien como para saber dónde buscar materiales de superconductores no descubiertos».

«En este momento no podemos hacer eso. ¿Qué hay de ellos es esencial? Esperamos que este material nos diga más».

La investigación ha sido publicada en Science.

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