Computadoras cuánticas... ¿con diamantes?

En la actualidad, el campo de la computación cuántica es objeto de múltiples  investigaciones, ya que construir un Computador Cuántico representa un gran reto. Un grupo de cientificos descubrió que la ausencia de un átomo en la estructura molecular del diamante convierte al material en un candidato para las computadoras cuánticas. En otras palabras, un implante de un átomo de nitrógeno es un candidato ideal para el procesamiento cuántico de la información.

En la computación clásica la información se encripta en bits, 0’s y 1’s, que pasan a través de compuertas lógicas. En la computación cuántica se hace uso de los qubits, que gracias a las propiedades de la interacción de las partículas pueden representar de 2 a n unidades de información clásica, donde n es el número de bits. En otras palabras, los qubits pueden representar valores de 0 y 1 simultáneamente. Esto permite realizar un solo cálculo para probar todas las combinaciones posibles. 
 

En la actualidad, hay muchos candidatos para un Hardware Cuántico (HC), desde la fibra óptica, el grafeno y los pares de Cooper, las trampas de iones y los diamantes. Todos estos tienen dos objetivos en común: a) efectuar operaciones lógicas de manera eficiente y precisa, y b) tener tiempos de de coherencia muy grandes, pues mientras mayor sea este tiempo, realizará más operaciones lógicas el computador. La idea del hardware cuántico basado en diamantes consiste en implantar un núcleo de nitrógeno en el centro de la cadena de diamante, generando un defecto conocido como centro NV que dispersa la luz de tal forma que se pueden construir compuertas lógicas con las propiedades correctas.

Por ahora, hay una intensa búsqueda por determinar qué se puede realizar con un computador cuántico NV de diamante. Lo que, por el momento, sí se sabe es cómo acoplar un átomo de nitrógeno y un centro NV para construir una incipiente CC. Además, en 2007 un grupo de investigación sentó las bases para construir un CC con unos cuantos qubits. En el futuro inmediato, se planea el desarrollo de circuitos ópticos de un número grande de qubits nv acoplados de tal manera que se construyan procesadores cuánticos de diamante más avanzados. Todos los esfuerzos apuntan a que en un plazo no mayor a dos décadas el CC de estado sólido de diamante será una realidad.

 

 

Para más información visita:

• Ávila Aoki, Manuel, Vera González, Pablo (2009). Hacia una computadora cuántica de diamante. CIENCIA ergo-sum, Revista Científica Multidisciplinaria de Prospectiva, 16(3),319-324.[fecha de Consulta 10 de Noviembre de 2020]. ISSN: 1405-0269. Disponible en: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=104/10412057013
•  Awschalom, D.D.; R. Epstein y R. Hanson (2007). “The Diamond Age of Spintro-nics”, Scientific American. 297.  Dutt, M. L. Childress, L. Jiang, E. Togan, J. Maze, F. Jelezko, A. S. Zibrov, P. R. Hem-mer, and M. D. Lukin (2007). “Quantum Register
  Based on Individual Electronic and Nuclear Spin Qubits in Diamond”, Science, 316.
•  Gaebel, T.; M. Domhan; I. Popa; C. Wittmann; P. Neumann; F. Jelezko; J. R. Rabeau; N. Stavrias; A. D. Greentree; S. Prawer; J. Meijer; J.
• Twamley; P. R. Hemmer y J. Wrachtrup (2006). “Room-Temperature Coherent Coupling of Single Spins in Diamond”, Nature Physics 21: 408 (junio).
•  Moret, V.; (2013). “Principios fundamentales de la computación cuántica”, Universidad de A Coruña:. España.

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