El espectro IEEE acaba de anunciar un qubit almacenado en una puerta de semiconductores CMOS. ¿Es esta una verdadera revolución informática cuántica?

Pregunta originalmente respondida: el espectro IEEE acaba de anunciar un qubit almacenado en una puerta de semiconductores CMOS. ¿Es esta una verdadera revolución informática cuántica?


Después de leer el artículo vinculado, que es bastante ligero en los detalles, estoy intrigado. Si bien aún no estamos en el nivel de coherencia de nanosegundos (el artículo menciona 100 ps), los autores afirman que podrán aumentarlo. Afirman que lograr esto permitiría el tiempo suficiente para implementar la corrección de errores.

No podría decir si esto equivale o no a una revolución en las computadoras cuánticas, pero es prometedor que la misma tecnología que usamos para construir computadoras no cuánticas se puede usar para construir componentes para la computación cuántica.

En cierto sentido, es casi inevitable que esto sea así, dado que los efectos cuánticos se vuelven cada vez más frecuentes a medida que aumenta la miniaturización de los componentes. El avance aquí parece estar en el uso real de estos efectos para la computación cuántica, en lugar de verlos como problemas que inhiben la computación clásica.

También encuentro interesante la siguiente cita: ” La puerta también permite la lectura del estado cuántico del electrón en el canal. Para esto, los investigadores lo conectaron a un circuito LC sintonizado a una frecuencia de 350 MHz. Cuando el electrón está en en una u otra esquina, o en un estado de superposición, la capacitancia de los dos puntos cuánticos cambia ligeramente, lo que provoca una pequeña desintonización del oscilador de 350 MHz. “Parece que tenemos un método aquí que permite la medición sin decoherencia, a menos que yo malinterpretar el reclamo.

Parece que estamos bordeando bastante cerca de los límites del teorema de no clonación.

Han demostrado un sistema de doble punto cuántico en una arquitectura de puerta CMOS. Esto está muy lejos de una arquitectura de computadora cuántica escalable. No han demostrado ni caracterizado una sola operación de puerta de qubit, que es el primer paso. Luego necesitan construir una puerta de dos qubits. Los tiempos de operación de la puerta deben ser mucho más cortos que el tiempo de decoherencia, en algunos órdenes de magnitud. La decoherencia es muy problemática en las arquitecturas CMOS debido a la proximidad de la capa de óxido, que es una fuente de ruido de carga. Es posible que tengan que idear alguna forma de arquitectura libre de decoherencia para superar esto. Entonces debes considerar el acoplamiento entre qubits. Si los qubits no son idénticos, cada compuerta requerirá controles calibrados independientemente y acoplamiento entre qubits … La lista sigue y sigue …

Para ser claros, los sistemas de puntos cuánticos se han investigado durante aproximadamente 20 años, muchos de los cuales se basan en un sistema semiconductor de óxido de metal. Ya se han demostrado puertas de un solo qubit e incluso dos puertas de un qubit en estos sistemas, sin embargo, no hemos visto la computadora cuántica prometida. Si esto fuera un gran avance, entonces esperarías verlo en un diario diferente, como Science o Nature o incluso Nature Physics. Eso no es para descartar Nano Letters, pero no sería el diario de elección para un gran avance.

Construir una computadora cuántica escalable es una tarea increíblemente difícil. Después de dos décadas de investigación febril, la mayoría de los esfuerzos parecen haberse estancado en alrededor de ocho a diez qubits, y creo que las trampas de iones aún mantienen ese récord.

Todavía estamos esperando el gran avance en la computación cuántica. En este momento hay una serie de arquitecturas competidoras, pero ninguna ha cruzado la línea como claros ganadores.

Espero que no, todavía no tenemos otra alternativa en la que confiar además de la factorización principal para asegurar nuestros sistemas. Esto podría convertir todo en un desastre si se vuelve relevante demasiado pronto.