El gigante tecnológico japonés Fujitsu ha desarrollado el primer prototipo funcional del mundo de un computador cuántico basado en espines de diamante, el cual incorpora centros de vacancia de estaño (SnV) dentro de circuitos integrados fotónicos.
El nuevo prototipo puede operar a -456.9 grados Fahrenheit (-271.6 grados Celsius). Esto es aproximadamente 2.8 grados Fahrenheit más cálido que los -459.6 grados Fahrenheit (-273.13 grados Celsius) requeridos por los computadores cuánticos superconductores convencionales.
Fujitsu afirmó que esta tecnología podría conducir a computadores cuánticos más potentes al utilizar luz para conectar módulos informáticos individuales. La firma planea crear un prototipo de diamante de múltiples módulos para 2027 y tiene como objetivo hacer que la computación cuántica sea una herramienta práctica para 2030.
Dentro de su hoja de ruta cuántica, Fujitsu busca desarrollar un sistema de 250 qubits lógicos para el año fiscal 2030 y un sistema de 1,000 qubits lógicos para el año fiscal 2035. “Estamos encantados de anunciar este prototipo de computador cuántico de espín de diamante como resultado de la investigación colaborativa realizada desde 2020 entre Fujitsu, la Universidad Tecnológica de Delft y QuTech”, señaló Kees Eijkel, PhD y director general de QuTech.
¿Cómo convierten los defectos del diamante en qubits?
El prototipo se basa en defectos de red en cristales de diamante, conocidos como centros de color, para crear qubits. Los sistemas de espín de diamante se han basado tradicionalmente en centros de vacancia de nitrógeno (NV), los cuales se forman cuando un átomo de nitrógeno reemplaza a un átomo de carbono junto a una posición vacía en la red del diamante.
Sin embargo, para este nuevo sistema, los ingenieros recurrieron a centros de vacancia de estaño (SnV). Estos defectos tienen un átomo de estaño posicionado entre dos vacancias en la estructura del diamante.
Fujitsu explicó que su estructura simétrica hace que los centros SnV sean menos susceptibles al ruido externo que los centros NV convencionales. Además, los centros SnV emiten luz con aproximadamente 10 veces el brillo de los centros NV. Esto podría mejorar potencialmente las conexiones ópticas entre los módulos cuánticos.
Este enfoque también podría conducir a una corrección de errores más eficiente. Sus propiedades pueden mantener estables los estados cuánticos y permitir que los qubits lógicos (grupos de qubits físicos que ejecutan computaciones cuánticas usando especificaciones de un algoritmo cuántico) se formen con menos qubits físicos que los métodos de la competencia.
¿Cómo se logran los enlaces cuánticos mediante luz?
Para el sistema, Fujitsu creó primero un proceso para unir sustratos de diamante de alta calidad implantados con estaño a sustratos de alúmina y dióxido de silicio. El diamante fue adelgazado desde varios cientos de micrómetros a solo unos cientos de nanómetros para su integración en chips cuánticos.
También fabricó circuitos integrados fotónicos que combinan cristales de diamante de tamaño nanométrico que contienen centros SnV con guías de onda ópticas de alúmina. Finalmente, creó un mecanismo para controlar los qubits de espín de diamante con luz, microondas y ondas de radiofrecuencia.
“El enfoque de espín de diamante que hemos aplicado en este prototipo no solo ofrece una escalabilidad excepcional por sí mismo, sino que también tiene el potencial de integrarse con computadores cuánticos superconductores para extender aún más sus capacidades, permitiendo computaciones más complejas y a gran escala”, dijo Vivek Mahajan, CTO de Fujitsu.
El dispositivo ya ha sido operado en un entorno de prueba a través de la Fujitsu Hybrid Quantum Computing Platform. Según la compañía, los usuarios no necesitan conocimientos especializados adicionales para controlar el nuevo hardware.
“Bajo nuestra hoja de ruta para lograr un sistema de 250 qubits lógicos para el año fiscal 2030 y uno de 1,000 qubits lógicos para el año fiscal 2035, Fujitsu continuará avanzando en la computación cuántica práctica en una amplia gama de áreas, desde software hasta hardware, mientras aprovecha las ventajas clave del enfoque de espín de diamante, incluyendo alta fidelidad y conectividad óptica”, concluyó Mahajan en un comunicado.
Vía Interesting Engineering.
