En el camino hacia un ordenador cuántico

La fundación Volkswagen ofrece € 550000 de apoyo al proyecto de ciencia de los materiales están llevando a cabo bajo la égida de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (Alemania).

La Fundación Volkswagen está financiando un proyecto de ciencia de los materiales que se lleva a cabo conjuntamente por las universidades de Maguncia y Osnabrück, en colaboración con el Centro de Investigación de Jülich. El apoyo debe ser proporcionado por un período de tres años y un total de € 550000. Los jefes del proyecto, el Profesor Dr. Angelika Kuhnle y el Dr. Wolfgang Harneit del Instituto de Química Física de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), fueron notificados de la concesión en marzo de 2012. Este proyecto es una continuación de un proyecto recientemente concluido anteriormente que también fue financiado por la Fundación Volkswagen. El objetivo general de los proyectos es demostrar la viabilidad técnica de un ordenador cuántico sobre la base de espines de los electrones. Los ordenadores cuánticos son teóricamente capaces de cálculos mucho más eficientes que los de silicio en los quese basan las actuales computadoras. Sin embargo, los materiales necesarios que harían que los ordenadores cuánticos fueran adecuados para el uso diario aún no se han inventado.

Para sus experimentos, el equipo del proyecto en que trabajan Kühnle y Harneit está utilizando fullerenos especiales, de moléculas de carbono con átomos de nitrógeno cerrados, con forma de balones de fútbol. El espín del electrón de este átomo de nitrógeno actúa como un qubit, el equivalente cuántico del bit de un ordenador clásico basado en el silicio. Para leer estos qubits, los científicos tienen que insertar los fullerenos en las vacantes de nitrógeno del diamante , es decir, centros de defectos puntuales en la estructura del diamante, que pueden ser escaneados de forma óptica. Fue Wolfgang Harneit quien tuvo la idea de usar los fullerenos como qubits, y quien estableció los conceptos originales en 2002.

En el primer proyecto, los investigadores confirmaron que los resultados de los cálculos cuánticos utilizando fullerenos se pueden leer con ayuda de los centros de vacantes de nitrógeno en los diamantes. Sin embargo, como los fullerenos no se pudieron configurar apropiadamente en los diamantes, no fue posible realizar cálculos coherentes. En el segundo proyecto, los investigadores planean unir los fullerenos a nanotubos de carbono y luego insertarlos en diamantes. La configuración resultante debería hacer posible realizar cálculos cuánticos complejos inteligibles.

“Estamos trabajando en los ordenadores cuánticos, que son escalables porque estamos en los límites de la tecnología del silicio”, dice Angelika Kühnle. “Una computadora cuántica es un tipo completamente revolucionario de computación y una implementación exitosa tendría capacidad impresionante”. El proyecto actual se titula “Spin quantum computing based on endohedral fullerenes with integrated single-spin read-out via nitrogen vacancy centers in diamond“.  Estará patrocinado por la Fundación Volkswagen “Integration of Molecular Components in Functional Macroscopic Systems” , al igual que su predecesor.

La investigación de Angelika Kühnle la hace una importante contribución a Molecularly Controlled Non-Equilibrium (MCNE) Cluster of Excellence en JGU, que actualmente está compitiendo en la ronda final de la Iniciativa de Excelencia Federal de Alemania.

Fuente: EurekAlert!