Investigación
Desarrollan cúbits de espín superconductores
Un equipo internacional, en el que participa la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), demuestra la viabilidad de un nuevo tipo de cúbit basado en el espín de electrones atrapados en un hilo superconductor. Los resultados, publicados en la revista Science, son un importante avance en el ámbito de la computación cuántica.
Principio del cúbit de espín superconductor. una cuasipartícula atrapada en una unión Josephson formada por un nanohilo semiconductor (blanco) revestido por un supercoductor (azul claro). Debido a la interacción espín-órbita la supercorriente es sensible al espín de la cuasipartícula, lo que permite su detección y manipulación coherente mediante técnicas de uso común en cúbits superconductores convencionales / UAM
Los ordenadores cuánticos tienen el potencial de superar todos los paradigmas de la computación actual. Ahora, un trabajo publicado en Science, y en el que participa la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), presenta una implementación prometedora para el almacenamiento y la manipulación de información cuántica.
Dicha implementación corresponde a la fusión de dos plataformas ya conocidas: por un lado la que se basa en los modos electromagnéticos en circuitos superconductores y por otro la basada en el espín de electrones atrapados en puntos cuánticos semiconductores. Esta nueva implementación tiene el potencial de heredar los aspectos beneficiosos de ambas plataformas.
“El cúbit consiste en el espín de una cuasipartícula superconductora individual, la cual corresponde a una superposición coherente de electrones y huecos, atrapada en una unión Josephson formada en un nanohilo semiconductor”, explican los autores.
“Debido a la interacción espín-órbita, la supercorriente que fluye a través del nanohilo depende del estado de espín de la cuasiparticula. Nuestro trabajo demuestra cómo es posible aprovechar la supercorriente dependiente del espín para realizar tanto la detección como la manipulación coherente del espín”, agregan.
Propiedades únicas para el almacenamiento cuántico
Este trabajo representa también un avance significativo en la comprensión teórica y el posible control de los llamados niveles de Andreev. Estos niveles son modos fermiónicos que existen en todas las uniones superconductoras y que permiten explicar el origen microscópico del famoso efecto Josephson.
En heteroestructuras superconductor-semiconductor, como las uniones formadas por nanohilos que se estudian en este trabajo, los niveles de Andreev son precursores de los llamados estados de Majorana, que tienen propiedades únicas para el almacenamiento de información cuántica en forma resistente a la decoherencia. Este experimento, por tanto, es también importante en relación al desarrollo de dispositivos basados en este tipo de estados.
El trabajo fue realizado por un equipo internacional liderado por la universidad de Yale, en el que además de la UAM, participan las universidades de Copenhagen, Cartagena y Chalmers.
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Referencia bibliográfica:
M. Hays, V. Fatemi, D. Bouman, J. Cerrillo, S. Diamond, K. Serniak, T. Connolly, P. Krogstrup, J. Nygård, A. Levy Yeyati, A. Geresdi, M. H. Devoret. 2021. Coherent manipulation of an Andreev spin qubit. Science 373 (6553), 430-433. doi: 10.1126/science.abf0345
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