La carrera por el desarrollo de ordenadores cuánticos fiables enfrenta múltiples desafíos, uno de los más significativos está relacionado con los cúbits de Majorana. Estos bit cuánticos son prometedores debido a que están protegidos topológicamente, lo que les otorga mayor estabilidad, velocidad y compactibilidad en comparación con otras tecnologías; sin embargo, su lectura presenta dificultades notables.
Recientemente, un equipo internacional que incluye investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha logrado un avance importante al poder leer de forma fiable la información almacenada en estos cúbits, como se detalla en un artículo publicado en la revista Nature. La investigación se lleva a cabo en el marco de una colaboración europea, financiada en parte por el proyecto QuKIt, respaldado por el Consejo Europeo de Innovación.
Ramón Aguado, investigador del CSIC, aseveró que su trabajo es pionero, ya que ha demostrado la posibilidad de acceder a la información en los cúbits de Majorana utilizando una nueva técnica conocida como capacitancia cuántica. Esta técnica actúa como una sonda global que es sensible al estado conjunto del sistema, lo que abre nuevas vías para la lectura de estos cúbits.
Los cúbits de Majorana destacan porque no almacenan la información en un único punto, sino que la distribuyen en pares de estados especiales, conocidos como modos cero de Majorana. Esta característica les confiere una robustez intrínseca frente a ruidos locales, que podrían causar distorsiones en la información. Sin embargo, la pregunta que surge es: ¿cómo se puede detectar una propiedad que no se encuentra en un solo lugar específico?
Para abordar este desafío, el equipo ha creado una estructura nano modular llamada «cadena mínima de Kitaev», que actúa como un puente superconductor y conecta puntos cuánticos semiconductores. Al integrarlos, la información se segmenta y se preserva en los extremos del puente. Este enfoque sobre una combinación controlada de materiales ha permitido crear cúbits de Majorana de manera más controlada y eficiente.
Una vez construida la cadena mínima de Kitaev, los investigadores pudieron utilizar la sonda de capacitancia cuántica para, por primera vez, distinguir en tiempo real si el estado cuántico no local creado por los modos de Majorana era par o impar, permitiendo así detectar si el sistema estaba “lleno” (1) o “vacío” (0), una de las bases fundamentales del cúbit.
El experimento ha confirmado el principio de protección de los cúbits, revelando de manera clara una información que las mediciones locales de carga no podían detectar. Gorm Steffensen, también del ICMM-CSIC, destaca el valor de las observaciones realizadas, incluyendo los ‘saltos aleatorios de paridad’ que demuestran cómo el sistema puede alterar su estado debido a interferencias externas. Estos hallazgos permitieron alcanzar una coherencia de paridad superior al milisegundo, lo cual representa un avance hacia la viabilidad de operaciones coherentes usando cúbits basados en modos de Majorana.
Este estudio no solo combina una metodología experimental innovadora desarrollada en la Delft University of Technology, sino que también resalta la importancia de la contribución teórica del CSIC, que ha sido esencial para comprender la complejidad del experimento.
Fuente: Agencia Sinc
