Los espines del diamante se leen con electricidad ⚡ экспресс
La lectura eléctrica de espines en estado sólido es escalable y no está limitada por el presupuesto de fotones, aunque en materiales de banda ancha su precisión y velocidad eran inferiores a los métodos ópticos. Se propone un enfoque fotoeléctrico: la fotoionización dependiente del espín de los centros NV en diamante genera portadores de carga, que son capturados por trampas de larga duración en la barrera Schottky metal-diamante. La iluminación y la polarización eléctrica posteriores liberan la carga acumulada, creando una fotocorriente proporcional al espín original. El protocolo CCDMR (resonancia magnética detectada por captura de carga) se ha demostrado en centros NV individuales después de un control coherente. Además, mediante visualización de carga se han estudiado los procesos de generación y captura de portadores. CCDMR combina las ventajas de la detección eléctrica con la estabilidad de las trampas profundas, abriendo un nuevo camino para la lectura de cúbits de espín en semiconductores de banda ancha.
Las computadoras cuánticas requieren memoria confiable. En el cristal de diamante — carbono — la información se almacena en la orientación de diminutas flechas magnéticas (espines) en defectos especiales. Leer esas flechas con luz era engorroso: la óptica resulta voluminosa para los chips. El nuevo método funciona como el revelado de una película fotográfica.
Primero, el láser «expone» el espín: si la flecha apunta en una dirección, el defecto expulsa un electrón hacia una trampa microscópica en la superficie del diamante; si apunta en la otra, no. La carga puede permanecer allí durante horas. Luego, al aplicar voltaje e iluminar de nuevo, las trampas se sacuden y los electrones acumulados generan un pulso de corriente. A partir de la magnitud de esta fotocorriente se deduce la orientación original del espín. El método, denominado CCDMR (resonancia magnética con captura de carga), es completamente eléctrico: no hay que detectar débiles destellos. Se integra fácilmente en el cristal, allanando el camino para chips cuánticos del tamaño de una uña.
🎯 Las trampas electrónicas en el diamante son tan estables que la carga almacenada en ellas puede conservarse durante años, mucho más de lo que funcionan la mayoría de los instrumentos de laboratorio.
🎬 La idea de almacenar información en cristales nos resulta familiar por Superman: su Fortaleza de la Soledad usaba cristales como base de datos. Los chips cuánticos de diamante son casi lo mismo, pero en la realidad.