Un equipo internacional con la participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) logró por primera vez leer de forma fiable la información almacenada en los qubits de Majorana, que se encuentran entre los qubits más complejos de medir.
El trabajo, publicado en la revista ‘Naturaleza’ y desarrollado dentro de una colaboración europea financiada en parte por el proyecto QuKIt del Consejo Europeo de Innovación, representa un paso relevante hacia el desarrollo de computadoras cuánticas más estables y potentes.
¿Qué son los qubits de Majorana y por qué son relevantes?
Los qubits de Majorana son un tipo de qubit topológico, es decir, una unidad básica en la que se almacena información cuántica.
A diferencia de otros sistemas, no almacenan la información en un único punto, sino que la distribuyen «en unos estados especiales conocidos como modos cero Majorana», afirma Ramón Aguado, investigador de CSIC del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (ICMM) y uno de los autores principales del estudio.
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Esta propiedad significa que están especialmente protegidos de las influencias externas. “Son inherentemente resistentes al ruido local que crea decoherencia (distorsiones en el procesamiento de la información) porque distorsiona la información. “Un fallo tendría que tener un impacto global en el sistema”, afirma Aguado.
Son una unidad básica en la que se almacena la información cuántica. Foto:iStock
Sin embargo, esta misma propiedad ha dificultado la legibilidad experimental. “Sin embargo, esta misma virtud se ha convertido en su talón de Aquiles experimental: ¿cómo se lee o reconoce una propiedad que no está en un punto determinado?” dice el investigador.
La tecnología de capacidad cuántica permite la lectura de información
El equipo ha demostrado que es posible “conocer” la información almacenada en los qubits de Majorana utilizando una nueva técnica llamada “. Capacidad cuántica (Capacidad cuántica, en inglés)», explica Aguado. Esta técnica «actúa como una sonda global que responde al estado general del sistema».
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Para lograrlo, los investigadores construyeron una nanoestructura modular llamada cadena mínima de Kitaev, que actúa como un puente superconductor entre dos puntos cuánticos semiconductores. La conexión divide y protege la información en los extremos del puente.
El proceso se desarrolló de forma controlada. “En lugar de actuar a ciegas sobre una combinación de materiales como en experimentos anteriores, la creamos desde abajo hacia arriba y somos capaces de generar modos Majorana de forma controlada, que es en realidad la idea principal de nuestro proyecto QuKit”, afirma Aguado.
Detección en tiempo real y estabilidad del sistema.
Una vez creada la estructura, el equipo pudo distinguir en tiempo real y en una única medición si el estado cuántico no local formado por los dos modos de Majorana era par o impar. En la práctica, pudieron decir si el sistema estaba “lleno” (1) o “vacío” (0), la base de un qubit.
«El experimento confirma elegantemente el principio de protección: mientras que las mediciones de carga locales no detectan esta información, la sonda global la revela claramente», explica Gorm Steffensen, investigador del ICMM.CSIC y uno de los primeros autores del estudio.
cúbit cuántico Foto:iStock
Además, los científicos observaron «saltos de paridad aleatorios», que muestran cómo el sistema cambia de estado debido a pequeñas perturbaciones externas. Esto permitió medir una coherencia de paridad de más de un milisegundo, es decir, el tiempo durante el cual el sistema mantiene su estado estable.
“Un valor que representa la antesala inmediata del primer funcionamiento coherente de un qubit basado en modos Majorana”, afirman Aguado y Steffensen.
El estudio combina una metodología experimental desarrollada principalmente en la Universidad Tecnológica de Delft con la aportación teórica del grupo ICMM-CSIC. Según Aguado, el aporte teórico de CSIC fue «crucial para comprender este experimento tan exigente».
Prensa europea.
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*Este contenido ha sido reescrito mediante inteligencia artificial a partir de información de Europa Press y verificada por un periodista y un editor.