¿De qué haremos qubits? ¿Ya tenemos?

Sí, hay múltiples tecnologías muy diferentes para qubits. Una de las primeras demostraciones utilizó resonancia magnética nuclear en líquidos (RMN líquida), donde los qubits estaban representados por espines nucleares de diferentes átomos en una molécula (como la cafeína) y controlados por pulsos de RF. Las transformaciones cuánticas se aplican a todas las moléculas en la solución al mismo tiempo, y se toleran grandes errores al promediar los resultados sobre todas las moléculas. Tales qubits tienden a decodificarse rápidamente, y es muy difícil abordar qubits individuales cuando se trabaja con más de unos pocos (más qubits requieren moléculas más grandes, en cuyo caso la separación de energía entre átomos / enlaces tiende a ser más pequeña).

Los qubits ópticos representan qubits por polarizaciones de fotones. Tales qubits tienden a ser transitorios, ya que son muy difíciles de almacenar, pero permiten puertas cuánticas relativamente simples. Las mediciones cuánticas se realizan mediante divisores ópticos que envían fotones con diferentes polarizaciones a diferentes detectores de fotones. Aparentemente, todo funciona bien a temperatura ambiente.

Otra clase de tecnologías se llama trampas de iones, y algunas demostraciones se han incluido en un chip similar a los chips de computadora. Aquí, necesita una región larga y estrecha de vacío con un campo electromagnético cuidadosamente diseñado que atrapa físicamente los iones Cd + o Mg + en el interior. Estos iones se enfrían con láser, se organizan en una línea y solo permiten interacciones con el vecino más cercano (se realizan ajustando el campo EM y, de alguna manera, golpeando los iones uno contra el otro). Para medir un qubit atrapado, uno intenta inducir emisiones de fotones: el qubit brilla o no, dependiendo de su estado cuántico.

Los qubits superconductores están representados por corrientes cuantificadas, que pueden fluir en dos direcciones al mismo tiempo. Tales sistemas usan uniones Josephson. Realizar operaciones cuánticas en esos es complicado, pero se puede hacer. Debe mantener los superconductores muy fríos para suprimir el ruido termodinámico que destruye las superposiciones cuánticas. Por lo tanto, equipo muy voluminoso y costoso.