Un grupo de investigadores australianos crea el primer circuito cuántico

Un grupo de científicos australianos han creado el primer circuito cuántico del mundo. Se trata de un circuito que contiene todos los componentes esenciales que se encuentran en un chips de computación clásica, pero a escala de computación cuántica. El equipo que lo ha desarrollado ha tardado nada menos que nueve años en desarrollarlo.

El equipo está encabezado por la física cuántica Michelle Simmons, fundadora de la compañía Silicon Quantum Computing, donde trabajan los científicos; y Directora del Centro de excelencia para la computación cuántica y la tecnología de comunicaciones en la UNSW.

Además de crear el circuito, Simmons y su equipo lo han probado, para lo que han modelado una molécula pequeña, en la que cada uno de sus átomos tiene múltiples estados cuánticos. Algo que un ordenador tradicional tendría muchísimas dificultades para conseguir.

No es el primer logro en computación cuántica que consigue este equipo. Ya en 2012 crearon el primer transistor cuántico del mundo. Es decir, un dispositivo de tamaño muy pequeño que es uno de los componentes básicos de un circuito informático. Un circuito integrado es más complejo, ya que está compuesto por un grupo de transistores. Para conseguir el circuito, los científicos utilizaron un microscopio de tunelado con escáner, que integraron en un vacío muy elevado con el fin de colocar puntos cuánticos con precisión de grado inferior al subnanómetro.

La ubicación de cada punto cuántico necesitaba ser la correcta para que el circuito pudiese reproducir cómo saltan los electrones en una cuerda de carbonos de enlace simple y doble en una molécula de poliacetileno. Según el equipo, lo más complicado de la construcción ha sido descubrir cuántos átomos de fósforo debían ir en cada punto cuántico, la distancia exacta de separación de los puntos y el desarrollo de una máquina que pudiese situar esos pequeños puntos en el punto exacto dentro del chip de silicio.

Además, si los puntos son demasiado grandes, la interacción entre dos puntos se convierte en «demasiado grande para controlarlos de manera independiente«, según los investigadores. Y si son demasiado pequeños, entra en juego la aleatoriedad, porque cada átomo de fósforo adicional puede cambiar de manera notable la cantidad de energía necesaria para añadir otro electron al punto.

El chip cuántico final contenía 10 puntos cuánticos, y cada no estaba creado a partir de un número pequeño de átomos de fósforo. Los enlaces dobles de carbono se simularon reduciendo la distancia entre los puntos cuánticos que enlaza de manera simple el carbono. Se eligió el poliacetileno porque es un modelo bien conocido, por lo que podría utilizarse para probar que el ordenador estaba simulando de manera correcta el movimiento de los electrones a través de la molécula.

Para Simmons, que se haya pasado de la creación de un transistor cuántico a un circuito cuántico en nueve años sigue la misma hoja de ruta que tenían los inventores de los ordenadores clásicos. La investigadora ha señalado que el primer transistor de un ordenador clásico se creó en 1947, y el primer circuito integrado, en 1958. Tardaron por tanto once años en pasar de uno a otro. Su equipo, trabajando en el mismo proceso pero en computación cuántica, ha tardado dos años menos en conseguirlo.