Un equipo de Australia ha demostrado recientemente un avance clave en los ordenadores cuánticos basados ​​en semiconductores de óxido metálico (o basados ​​en MOS). Demostraron que sus puertas de dos cúbits (operaciones lógicas que implican más de un bit cuántico, o cúbit) funcionan sin errores el 99 por ciento del tiempo. Este número es importante, porque es la línea de base necesaria para realizar la corrección de errores, que se cree que es necesaria para construir un ordenador cuántico a gran escala. Además, estos ordenadores cuánticos basados ​​en MOS son compatibles con la tecnología CMOS existente, lo que hará que sea más sencillo fabricar una gran cantidad de cúbits en un solo chip que con otras técnicas. «Superar el 99 por ciento es significativo porque muchos consideran que ese es el umbral de corrección de errores, en el sentido de que si su fidelidad es inferior al 99 por ciento, realmente no importa lo que vaya a hacer en la corrección de errores», dice Yuval Boger, director comercial de la empresa de computación cuántica QuEra y que no participó en el trabajo. “Nunca se van a corregir los errores más rápido de lo que se acumulan”. Hay muchas plataformas que compiten en la carrera por construir un ordenador cuántico útil. IBM, Google y otras están construyendo sus máquinas a partir de cúbits superconductores. Quantinuum e IonQ utilizan iones individuales atrapados. QuEra y Atom Computing utilizan átomos con carga neutra. Xanadu y PsiQuantum apuestan por los fotones. La lista continúa. En el nuevo resultado, una colaboración entre la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) y la startup Diraq con sede en Sydney, con colaboradores de Japón, Alemania, Canadá y Estados Unidos, ha adoptado otro enfoque: atrapar electrones individuales en dispositivos MOS. “Lo que estamos tratando de hacer es intentar crear cúbits que se asemejen lo más posible a los transistores tradicionales”, dice Tuomo Tanttu, investigador de la UNSW que dirigió el esfuerzo. Qubits que actúan como transistoresEstos qubits son, de hecho, muy similares a un transistor normal, controlados de tal manera que solo tienen un electrón en el canal. La mayor ventaja de este enfoque es que se puede fabricar utilizando tecnologías CMOS tradicionales, lo que hace que sea teóricamente posible escalar a millones de qubits en un solo chip. Otra ventaja es que los qubits MOS se pueden integrar en el chip con transistores estándar para simplificar la entrada, la salida y el control, dice el director ejecutivo de Diraq, Andrew Dzurak. El inconveniente de este enfoque, sin embargo, es que los qubits MOS han sufrido históricamente la variabilidad de un dispositivo a otro, lo que provoca un ruido significativo en los qubits. «La sensibilidad en [MOS] «En los transistores, habrá más qubits que en los transistores, porque en los transistores, todavía hay 20, 30, 40 electrones que transportan la corriente. En un dispositivo de qubit, en realidad se reduce a un solo electrón», dice Ravi Pillarisetty, un ingeniero de dispositivos sénior para hardware cuántico de Intel que no participó en el trabajo. El resultado del equipo no solo demostró la funcionalidad precisa del 99 por ciento en las puertas de dos qubits de los dispositivos de prueba, sino que también ayudó a comprender mejor las fuentes de variabilidad de dispositivo a dispositivo. El equipo probó tres dispositivos con tres qubits cada uno. Además de medir la tasa de error, también realizaron estudios exhaustivos para obtener los mecanismos físicos subyacentes que contribuyen al ruido. Los investigadores descubrieron que una de las fuentes de ruido eran las impurezas isotópicas en la capa de silicio, que, cuando se controlaban, reducían en gran medida la complejidad del circuito necesaria para hacer funcionar el dispositivo. La siguiente causa principal de ruido eran pequeñas variaciones en los campos eléctricos, probablemente debido a imperfecciones en la capa de óxido del dispositivo. Tanttu dice que es probable que esto mejore con la transición de una sala limpia de laboratorio a un entorno de fundición. «Es un gran resultado y un gran progreso. Y creo que está marcando la dirección correcta para la comunidad en términos de pensar menos en un dispositivo individual, o demostrar algo en un dispositivo individual, en lugar de pensar más a largo plazo sobre el camino de escalamiento», dice Pillarisetty. Ahora, el desafío será ampliar estos dispositivos a más qubits. Una dificultad con el escalamiento es la cantidad de canales de entrada/salida necesarios. El equipo cuántico de Intel, que está buscando una tecnología similar, ha sido pionero recientemente en un chip al que llaman Pando Tree para tratar de abordar este problema. Pando Tree estará en el mismo sustrato que el procesador cuántico, lo que permitirá entradas y salidas más rápidas a los qubits. El equipo de Intel espera usarlo para escalar a miles de qubits. «Gran parte de nuestro enfoque consiste en pensar en cómo hacemos que nuestro procesador de qubits se parezca más a una CPU moderna». De manera similar, el director ejecutivo de Diraq, Dzurak, dice que su equipo planea escalar su tecnología a miles de cúbits en un futuro cercano a través de una asociación recientemente anunciada con Global Foundries. “Con Global Foundries, diseñamos un chip que tendrá miles de estos [MOS qubits]. Y estos estarán interconectados mediante el uso de circuitos de transistores clásicos que diseñamos. Esto no tiene precedentes en el mundo de la computación cuántica”, dice Dzurak. Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web