Bit cuántico basado en un defecto atómico

Usando la luz, un equipo de investigadores ha manipulado el estado cuántico de un defecto de dimensiones atómicas (concretamente un centro nitrógeno-vacante) en una estructura de diamante. El método empleado no sólo permite un control más unificado que el brindado por los procesos convencionales, sino que es más versátil y abre la posibilidad de explorar nuevos sistemas cuánticos de estado sólido.

A diferencia de lo que se hace en la electrónica convencional, el equipo del físico e ingeniero electrónico David Awschalom, director de Centro para la Espintrónica y la Computación Cuántica de la Universidad de California en Santa Bárbara, desarrolló un sistema totalmente óptico para el control de bits cuánticos individuales en semiconductores, usando pulsos de luz.

El centro nitrógeno-vacante es un defecto en la estructura atómica del diamante donde un átomo de carbono en la retícula es reemplazado por un átomo de nitrógeno y queda vacante un espacio adyacente de la retícula. El espín electrónico resultante alrededor del defecto forma un bit cuántico o "qubit", la unidad básica de una computadora cuántica. Los procesos actuales requieren que este qubit se inicialice en un estado de energía bien definido antes de establecer una interfaz con él. A diferencia de los ordenadores clásicos, donde la unidad básica de información, el bit, es 0 ó 1, los qubits pueden ser 0, 1, o cualquier superposición matemática de ambos estados, permitiendo así operaciones mucho más complejas.


Aunque las computadoras cuánticas prácticas todavía están a muchos años de distancia en el futuro, esta investigación reciente abre nuevos y prometedores caminos hacia su construcción.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Christopher Yale, Bob Buckley, David Christle, F. Joseph Heremans y Lee Bassett, de la Universidad de California en Santa Bárbara, así como el físico Guido Burkard, profesor en la Universidad de Constanza en Alemania.

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