Los investigadores han hecho desarrollos con grafeno que podrían llevar a su uso futuro en computación cuántica.

La computación cuántica se está convirtiendo en una realidad y es una tecnología que una vez se describió como futurista, pero ahora está más cerca que nunca de abrirse camino en nuestro estilo cotidiano. Este tipo de computación es significativamente más rápido que la computación que usamos actualmente, y aunque podría ser una exageración para las tareas diarias, este poder de supercomputación podría usarse ampliamente en toda la industria química, desde el diseño de medicamentos hasta el modelado, e incluso en los mercados bursátiles para mercados financieros. análisis.

Sin embargo, las computadoras cuánticas funcionan según los mismos principios que las computadoras normales de todos los días. En lugar de usar codificación binaria con 0 y 1, estas computadoras súper potentes usan un bit cuántico, conocido como “qubit”, algo que puede existir en uno de dos. estados

La gran diferencia entre el binario estándar y el uso de qubits es que los qubits pueden asumir una superposición de ambos estados al mismo tiempo. Este súper posicionamiento aumenta significativamente la potencia de cómputo, lo que permite que se realicen cálculos avanzados en una fracción del tiempo, incluso de las computadoras más poderosas que tenemos actualmente.

El qubit solo puede exhibir este estado de superposición durante un corto período de tiempo, y actualmente este es el mayor factor limitante en el diseño cuántico de computadoras. Esta vez, conocida como “tiempo de coherencia”, puede verse afectada por los cambios en el entorno. El qubit perfecto tendrá un largo tiempo de coherencia, lo que le permitirá permanecer en la superposición durante más tiempo. También sería más estable en diferentes entornos, por lo que sería más práctico para su uso en la informática diaria.

La estructura del grafeno consiste en láminas 2D de moléculas de carbono que están dispuestas en un patrón de panal.

El salto cuántico

Entonces, ¿qué tan cerca está la tecnología cuántica de ser ampliamente utilizada? Actualmente, las computadoras cuánticas están disponibles, aunque la mayoría solo puede hacer cálculos matemáticos simples. La mayoría de las computadoras cuánticas son caras y requieren entornos muy especializados para funcionar.

La misión de la compañía australiana de materiales Archer Exploration es revolucionar las industrias globales utilizando soluciones novedosas con los materiales actuales. Esto incluye asumir el desafío de la computación cuántica, donde esperan desarrollar componentes fundamentales para un uso comercial escalable.

Existe una necesidad dentro del mercado de la computación cuántica para desarrollar componentes que puedan integrarse en los circuitos electrónicos sin dejar de ser funcionales a temperatura ambiente, permitiendo soluciones prácticas sin interrupciones que podrían facilitar el punto de uso a gran escala por parte de los consumidores“, dijo Dr. Mohammad Choucair, CEO de Archer Exploration.

Nuevos materiales

Los científicos que trabajan con el grafeno han encontrado una forma de usarlo en computadoras cuánticas. Esta nueva tecnología podría hacer que el grafeno sea un fuerte competidor para un material en el mundo de la computación cuántica y podríamos ver la tecnología basada en el grafeno que aparecerá pronto en nuestras computadoras.

El grafeno es una estructura molecular 2D hecha de carbono que fue descubierta por primera vez en 2004 por investigadores de la Universidad de Manchester, Reino Unido. Ahora, su estructura única lo hace extremadamente fuerte, así como un buen conductor de calor y electricidad. Investigadores del MIT, EE. UU., Han encontrado una forma de convertir el grafeno en qubits para computadoras cuánticas.

La computación cuántica explicada en 10 minutos. Fuente: TED

“Nuestra motivación es utilizar las propiedades únicas del grafeno para mejorar el rendimiento de los qubits superconductores”, dijo Joel I-Jan Wang, un postdoctorado en MIT. “En este trabajo, mostramos por primera vez que un qubit superconductor hecho de grafeno es temporalmente coherente cuántica, un requisito clave para construir circuitos cuánticos más sofisticados”.

Los científicos creen que esta tecnología podría usarse en computación cuántica en condiciones realistas debido al largo tiempo de coherencia de 55 ns. “El nuestro es el primer dispositivo que muestra un tiempo de coherencia medible, una métrica primaria de un qubit, que es lo suficientemente largo para que los humanos lo controlen”, dijo Wang.

El qubit está hecho de grafeno y otro material conocido como material ‘van der Waals’: materiales de un átomo de espesor que son fáciles de apilar en capas. El material de van der Waals, nitruro de boro hexagonal (hBN), se usó para emparedar una hoja de grafeno. Esto crea una carcasa perfectamente lisa para proteger el sistema de grafeno y permitir que los electrones se muevan libremente.

Los investigadores ahora trabajarán en escalar su diseño de qubit y mejorar el tiempo de coherencia para que coincida con los qubits convencionales que son prometedores para la aplicación práctica.

Via: https://www.soci.org/news/general-news/graphene-could-be-used-to-build-quantum-computers