computación cuántica
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| Ilustración artística del nuevo circuito cuántico. Los átomos de carbono se presentan en rojo, mientras que los bucles de luz azules indican los electrones que pasan entre ellos. |
Ingenieros en Sydney han demostrado un circuito integrado cuántico compuesto por solo unos pocos átomos. Al controlar con precisión los estados cuánticos de los átomos, el nuevo procesador puede simular la estructura y las propiedades de las moléculas de una manera que podría desbloquear nuevos materiales y catalizadores.
El nuevo circuito cuántico proviene de investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) y una empresa emergente llamada Silicon Quantum Computing (SQC). Se compone esencialmente de 10 puntos cuánticos basados en carbono incrustados en silicio, con seis puertas metálicas que controlan el flujo de electrones a través del circuito.
Suena bastante simple, pero la clave radica en la disposición de estos átomos de carbono hasta la escala subnanométrica. Con respecto a los demás, están posicionados con precisión para imitar la estructura atómica de una molécula en particular, lo que permite a los científicos simular y estudiar la estructura y los estados de energía de esa molécula con más precisión que nunca.
En este caso, dispusieron los átomos de carbono en la forma del compuesto orgánico poliacetileno, que se compone de una cadena repetitiva de átomos de carbono e hidrógeno con un patrón alternativo de enlaces de carbono simples y dobles entre ellos. Para simular esos enlaces, el equipo colocó los átomos de carbono a diferentes distancias.
A continuación, los investigadores hicieron pasar una corriente eléctrica por el circuito para comprobar si coincidía con la firma de una molécula de poliacetileno natural y, efectivamente, así fue. En otras pruebas, el equipo creó dos versiones diferentes de la cadena cortando enlaces en diferentes lugares, y las corrientes resultantes coincidieron perfectamente con las predicciones teóricas.
La importancia de este nuevo circuito cuántico, dice el equipo, es que podría usarse para estudiar moléculas más complicadas, que eventualmente podrían producir nuevos materiales, productos farmacéuticos o catalizadores.
Esta versión de 10 átomos está justo en el límite de lo que pueden simular las computadoras clásicas, por lo que los planes del equipo para un circuito cuántico de 20 átomos permitirían la simulación de moléculas más complejas por primera vez. La investigación fue publicada en la revista Nature .
La mayoría de las otras arquitecturas de computación cuántica que existen no tienen la capacidad de diseñar átomos con precisión subnanométrica o permitir que los átomos se asienten tan cerca. Y eso significa que ahora empezamos a comprender moléculas cada vez más complicadas en función de ubicar los átomos en su lugar como si estuvieran imitando el sistema físico real.
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