Memoria de diamante para un procesador cuántico ✎ exprés

Original: "Coupling Nitrogen Vacancy Centers in Diamond to Superconducting Flux Qubits"
arXiv:1001.4048 · 2010-01-22 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
El espín de un electrón en un diamante intercambia información con un bucle superconductor.

📄 Mostrando la versión "Simple" — "Avanzado" aún no está lista. Añádelo a favoritos para ayudar a priorizarla.

Un qubit superconductor, un pequeño anillo sin resistencia, resuelve tareas más rápido de lo que usted parpadea. Pero en cuanto se corta la corriente, todo lo que ha calculado desaparece. Como un cocinero que prepara sin anotar la receta: mientras está frente a los fogones, recuerda cada paso, y una hora después, nada.

Los autores del trabajo proponen guardar el resultado en un diamante. Más concretamente, en un defecto de la red cristalina donde un átomo de carbono es sustituido por nitrógeno y junto a él hay un hueco: el centro de vacancia de nitrógeno. Un electrón atrapado en ese lugar se comporta como un pequeño imán, y su espín (rotación intrínseca) puede orientarse hacia arriba o hacia abajo. A través de un campo magnético, ese espín se acopla al bucle superconductor, y el estado cuántico fluye de un dispositivo al otro.

En el diamante, el espín mantiene su orientación durante más tiempo que en cualquier otro sólido a temperatura ambiente: hasta varios milisegundos. Para el mundo cuántico, eso es una eternidad.

Este enlace funciona en ambas direcciones. El procesador superconductor envía datos a un conjunto de defectos, estos los almacenan y, cuando es necesario, los devuelven. Además, dos centros distantes en el diamante pueden "sentirse" mutuamente a través de un bucle superconductor común. Es como dos músicos que tocan al unísono con un mismo diapasón: cada uno oye la nota común y se ajusta a ella.

Si se sustituye el bucle superconductor por luz, este sistema se convierte en un puente entre qubits y fotones, los ladrillos del futuro internet cuántico.

En el futuro, el híbrido "diamante + superconductor" le dará a la computadora cuántica algo que necesita con urgencia: memoria a largo plazo. El procesador calcula, la memoria almacena y la luz distribuye los resultados por la red. Por fin, el cocinero tiene un libro de recetas que no se quema cuando se apagan los fogones.

El centro de vacancia de nitrógeno en el diamante brilla en rojo si se ilumina con un láser verde. Por el brillo de esa luz se puede leer en qué dirección apunta el espín del electrón.

Científicos
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterNiels Bohr
Conceptos
memoria cuántica de diamante centro NV de diamante detección con centros NV qubit de estado sólido sistema híbrido trampa de electrones acoplamiento entre magnetismo y superconductividad cristal de memoria cuántica cúbit acoplamiento magnético niobio superconductividad de tripletes resonador superconductor anclaje de flujo qubit de carga silicio