Las computadoras cuánticas a menudo se promocionan como la próxima revolución tecnológica porque podrán resolver problemas complejos mucho más rápido que las computadoras tradicionales. Sin embargo, aún queda un gran desafío: estas máquinas, sensibles a perturbaciones externas, como variaciones de temperatura o interferencias electromagnéticas, sufren lo que se llama “decoherencia”. Esto les impide trabajar de manera confiable. Sin embargo, un equipo de investigadores de la Universidad de California en Riverside ha realizado recientemente un descubrimiento que podría allanar el camino hacia ordenadores cuánticos más robustos y fiables: un nuevo material superconductor capaz de reducir significativamente este fenómeno. Este material podría representar un paso clave en el desarrollo de sistemas cuánticos más potentes.
¿Qué es un superconductor y por qué es esencial para las computadoras cuánticas?
Y superconductor Es un material que deja de presentar resistencia eléctrica cuando se enfría por debajo de cierta temperatura. Esto significa que los electrones pueden fluir a través del material sin ninguna oposición, un fenómeno que permite una transferencia de energía o información casi sin pérdidas. Este comportamiento es crucial en muchas aplicaciones, especialmente para sistemas que requieren una conductividad perfecta, como imanes de alta potencia o líneas de transmisión de energía sin pérdidas.
En el contexto de las computadoras cuánticas, la información es procesada por unidades llamadas “qubits”. A diferencia de los bits clásicos que sólo pueden estar en estado 0 o 1, los qubits pueden existir en múltiples estados simultáneamente gracias a los principios de superposición y elentrelazado cuántico. La superposición permite que un qubit sea 0 y 1 hasta que se mide, mientras que el entrelazado permite que qubits separados permanezcan conectados e influyan instantáneamente en el estado de cada uno, incluso desde la distancia.
Se utilizan superconductores para manipular estos qubits porque su capacidad de transportar información sin resistencia es esencial para crear estados cuánticos estables. Sin embargo, uno de los principales obstáculos es que los qubits son muy sensibles a interferencias externas, como variaciones de temperatura o campos electromagnéticos. Aquí es donde puede entrar en juego un material superconductor mejorado. De hecho, al reducir la decoherenciaes decir, la pérdida de información cuántica, un mejor superconductor podría hacer que los cálculos sean más confiables y menos propensos a errores causados por el medio ambiente.
Un descubrimiento innovador: el superconductor con interfaz bidimensional
Investigadores de la Universidad de California en Riverside han desarrollado un material superconductor innovador combinando un material no magnético llamado planeta trigonal con una película dorada ultrafina. El telurio trigonal es un material. quirallo que significa que sus moléculas carecen de simetría especular, una propiedad crucial en la física cuántica. En otras palabras, la orientación de sus moléculas influye directamente en sus propiedades cuánticas, que pueden explotarse en sistemas cuánticos complejos como los ordenadores.
Al combinar este telurio trigonal con oro, los investigadores crearon una interfaz bidimensional extremadamente limpia entre los dos materiales. Esta interfaz es particularmente importante porque permite mantener una polarización muy bien definida. La polarización es un parámetro esencial en la física cuántica, particularmente para la manipulación de qubits. Gracias a esta propiedad, el material podría utilizarse para controlar qubits con mayor precisión, haciendo que los cálculos cuánticos sean más estables.
Otra característica notable del material es su capacidad para volverse más robusto cuando se lo somete a un campo magnético, lo que sugiere que podría transformarse en un triplete supraconductor. Este tipo de superconductor es más resistente a los campos magnéticos que los superconductores clásicos, que pueden perder sus propiedades cuánticas cuando se exponen a campos demasiado fuertes. Al ofrecer una mayor resistencia a las perturbaciones externas, este material podría mejorar la estabilidad y fiabilidad de los sistemas cuánticos, algo esencial para el desarrollo de ordenadores cuánticos eficientes.
Próximos pasos y desafíos por delante
Aunque este descubrimiento es prometedor, aún quedan varios desafíos antes de que este material pueda integrarse en sistemas cuánticos a gran escala. Una de las principales cuestiones es la temperatura a la que este material funciona eficazmente, que suele estar cerca del cero absoluto (0 K o -273,15 °C). Aunque el material muestra una alta estabilidad, aún no está claro si puede usarse a temperaturas más altas, lo que allanaría el camino para computadoras cuánticas que son más fáciles de producir y operar.
Los investigadores también necesitarán continuar probando el robustez del material en condiciones variadas y descubrir cómo hacerlo a mayor escala. Sin embargo, los resultados obtenidos hasta el momento son alentadores y sugieren un futuro en el que este tipo de superconductor podría desempeñar un papel clave en la evolución de los ordenadores cuánticos.
