El primer procesador cuántico a escala atómica puede simular el comportamiento de pequeñas moléculas orgánicas.
Ilustración artística del interior del circuito integrado cuántico modelando una cadena de carbono. Los átomos de carbono, en rojo, mientras que lo azul describe el intercambio de electrones entre ellos. (Crédito: Silicon Quantum Computing)
Un grupo de científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNWS), con sede en Sidney, Australia, ha creado el primer procesador cuántico a escala atómica del mundo. Se trata de un descubrimiento que no solo allana el camino para el desarrollo de computadoras cuánticas más rápidas y eficientes, sino que también permitirá explorar nuevos materiales, de la mano de la capacidad de este novedoso y revolucionario dispositivo de imitar el comportamiento de las moléculas.
Este logro, que ocurre dos años antes de lo programado, según explica un artículo de prensa de la propia universidad australiana, representa un hito clave en la carrera para construir la primera computadora cuántica del mundo, y demuestra al mismo tiempo, la habilidad del equipo de físicos e ingenieros para controlar los estados cuánticos de electrones y átomos en el silicio, con un nivel de detalle nunca antes logrado.
"En los años 50, Richard Feynman dijo que nunca entenderemos cómo funciona el mundo, cómo funciona la naturaleza, a menos que podamos empezar a crearlo a su misma escala", explica la investigadora principal de este descubrimiento, Michelle Simmons, en una nota de ScienceAlert. "Si podemos empezar a entender los materiales a ese nivel [cuántico], podremos diseñar cosas que nunca se han hecho antes", sintetiza esta investigadora, distinguida en 2018 como personalidad australiana del año por su trabajo en física cuántica, quien reconoce que éste es el descubrimiento más excitante de su carrera.
La investigadora principal Michelle Simmons en el laboratorio (Crédito: Silicon Quantum Computing)
En un paper publicado en junio pasado en la revista Nature (que concluye nueve años de investigación), los científicos describen cómo pudieron imitar la estructura y los estados de energía del poliacetileno, un compuesto orgánico que forma una cadena repetida de átomos de carbono e hidrógeno, y que se caracteriza por una particular alternancia de enlaces simples y dobles de carbono.
Los investigadores y autores del paper publicado en Nature, en el laboratorio de Silicon Quantum Computing (Crédito: Silicon Quantum Computing)
Para llevar adelante la investigación, los científicos utilizaron un microscopio de efecto túnel, capaz de capturar imágenes de superficies a nivel atómico, lo cual les permitió colocar los puntos cuánticos con gran exactitud.
A escala atómica, la precisión es clave. Un aspecto que los investigadores aseguran es fundamental para que el circuito pueda imitar cómo los electrones saltan a lo largo de una cadena de carbono de uno y dos enlaces en una molécula de poliacetileno. En su proceso de exploración, los investigadores tuvieron que averiguar cuántos átomos de fósforo debía tener cada uno de estos puntos cuánticos y su distancia. Y luego, crearon una máquina capaz de colocar dichos minúsculos puntos con exactitud dentro del chip de silicio.
Conocé más detalles del primer chip cuántico en el siguiente video (activa el subtítulo):
