Microchips cuánticos, la solución más rápida para las computadoras convencionales

Una técnica para manipular electrones con luz puede hacer que los microchips de los ordenadores sean un millón de veces más rápidos o incluso se vuelvan cuánticos.

Un equipo de investigadores en Alemania y en la Universidad de Michigan ha demostrado cómo los pulsos láser infrarrojos pueden desplazar electrones entre dos estados diferentes, el clásico 1 y 0, en una delgada lámina de semiconductor.

"La electrónica ordinaria está en el rango de gigahercios, mil millones de operaciones por segundo. Este método es un millón de veces más rápido", dijo Mackillo Kira, profesor de U-M de ingeniería eléctrica e informática.

La computación cuántica podría resolver problemas que llevan demasiado tiempo en las computadoras convencionales, avanzando áreas como la inteligencia artificial, el pronóstico del tiempo y el diseño de fármacos. Las computadoras cuánticas obtienen su poder de la forma en que sus bits cuánticos mecánicos, o qubits, no son meramente 1 o 0, sin que pueden ser mezclas, conocidas como superposiciones, de estos estados.

"En una computadora clásica, cada configuración de bits debe almacenarse y procesarse uno por uno, mientras que un conjunto de qubits puede almacenar y procesar todas las configuraciones de una vez", dijo Kira.

Esto significa que cuando quieres ver un montón de posibles soluciones a un problema y encontrar la mejor opción, la computación cuántica puede llegar allí mucho más rápido. Pero los qubits son difíciles de hacer porque los estados cuánticos son extremadamente frágiles. La principal ruta comercial, seguida por compañías como Intel, IBM, Microsoft y D-Wave, utiliza circuitos superconductores: bucles de alambre enfriados a temperaturas extremadamente frías, en los que los electrones dejan de colisionar entre sí, y en su lugar forman estados cuánticos.

El material es una sola capa de tungsteno y selenio en una red de nido de abeja.

Esta estructura produce un par de estados de electrones conocidos como pseudoespines. No es el giro del electrón (y aun así, los físicos advierten que los electrones no giran realmente), sino que es una especie de momento angular. Estos dos pseudoespines pueden codificar el 1 y 0.

Los próximos pasos hacia la computación cuántica serán poner en marcha dos qubits a la vez, lo suficientemente cerca el uno del otro para que interactúen. Esto podría implicar el apilamiento de hojas planas de semiconductores o el uso de técnicas de nanoestructuración.