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Un grupo de investigadores ha creado un bloque de construcción prometedor para los supercomputadores del futuro: una plataforma bidimensional que podría dar lugar a bits cuánticos que son estables y posibles de producir en masa.

Los investigadores demostraron los modos cero de Majorana, una medida de  en la brecha de semiconductores unidimensional entre dos superconductores que forman una unión Josephson espacialmente extendida, un efecto predicho teóricamente por otros equipos de investigación.

La amplia unión Josephson forma parte de un complejo chip de superconductores híbridos y materiales semiconductores. Los investigadores prevén que será un componente importante en el desarrollo de la información topológica cuántica. El descubrimiento abre un abanico de posibilidades para los investigadores.

Producción en serie

"Una gran ventaja del componente descubierto es que puede ser producido en masa. Podemos diseñar un sistema grande y complejo de bits cuánticos en un ordenador portátil contemporáneo y hacer que se fabrique utilizando una técnica de producción común para circuitos informáticos ordinarios", dice el co-guionista Antonio Fornieri, investigador postdoctoral de la Universidad de Copenhague.

Los estados cuánticos Majorana son la base para el desarrollo de los investigadores en computación cuántica. El estado cuántico Majorana tiene una propiedad importante que lo protege de perturbaciones externas, permitiendo en principio períodos más largos de procesamiento cuántico en comparación con otros tipos de bits cuánticos. Uno de los mayores desafíos para los investigadores de todo el mundo es desarrollar qubits lo suficientemente estables como para permitir que una computadora realice cálculos complicados antes de que desaparezca el estado cuántico y se pierda la información almacenada en los bits.

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En la última década, los investigadores han creado partículas Majorana en el laboratorio utilizando nanocables semiconductores conectados a superconductores y colocados en un gran campo magnético. Los nanocables no son adecuados para su escalado a una tecnología cuántica completa debido al laborioso ensamblaje requerido para manipular hilos microscópicos con una aguja, moverlos individualmente de un sustrato a otro, y luego asegurarlos en una red.

Dado que una computadora cuántica probablemente requerirá miles o más bits, este sería un proceso excepcionalmente difícil utilizando nanocables colocados a mano. Además, los nanocables requieren altos campos magnéticos para funcionar. La nueva plataforma basada en la unión Josephson sustituye los nanocables por un dispositivo bidimensional que requiere campos magnéticos más bajos para formar los estados Majorana.

"Nuestro prototipo es un primer paso significativo hacia el uso de este tipo de sistema para crear bits cuánticos protegidos de las perturbaciones. Ahora mismo, todavía necesitamos algunos ajustes, podemos mejorar el diseño y los materiales. Pero es una estructura potencialmente perfecta", dice Fornieri.