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Ordenadores cuánticos

En Yale, la computación (qu)cuántica está un poco más cerca de la realidad

Actualidad Informática. Qubits en universidad de Yale. Rafael Barzanallana
Físicos de la Universidad de Yale (EE.UU.) han dado un paso importante en el desarrollo de la computación cuántica, una nueva frontera en la informática que promete procesamiento exponencialmente más rápido  de la información de las computadoras más sofisticadas de hoy en día.

En una investigación publicada en línea este mes en la revista Nature, físicos de Yale demostraron la forma más básica de corrección cuántica de errores – una forma de compensar la susceptibilidad  intrínseca a los errores en la computación cuántico. El desarrollo de la tecnología para corregir estos errores sobre la marcha es un paso necesario para la plena realización de los ordenadores cuánticos.

«Sin la corrección de errores, no se puede hacer un ordenador cuántico que tenga un aumento exponencial de aceleración», dijo Matthew Reed, un doctorado de quinto año estudiante de física en la Universidad de Yale que es el autor principal del artículo. «Los pequeños errores de otro modo inexorablemente se acumulan y hacen que el cómputo fracasase.»

Los ordenadores cuánticos utilizan bits cuánticos («qubits») para representar la información. Estos qubits puede tomar muchas formas, tales como iones o moléculas atrapadas. En Yale, los investigadores hicieron sus qubits de átomos «artificiales» utilizando circuitos superconductores. Cualquier qubit debe ser capaz de llevar a cabo cualquiera de los dos estados, «0» ó «1», o ambos estados simultáneamente. Para los ordenadores cuánticos trabajen bien hay que reconocer e interpretar estos estados qubit. Sin embargo, los qubits son propensos a los cambios accidentales de estado es decir, errores de interpretación, siendo factores de confusión.

Por primera vez, el equipo de Yale ha demostrado corrección cuántica de errores en un sistema de estado sólido, un dispositivo electrónico análogo a un chip de ordenador. El equipo desarrolló una técnica para identificar el estado original de un qubit, la detección de cambios y revertirlos cuando sea necesario.

«Este resultado, combinado con los avances recientes de nuestro laboratorio y otros hacia la fabricación de qubits más coherente, muestra que los circuitos superconductores, el sistema que se estudia aquí en la Universidad de Yale, a la larga puede ser una plataforma bajo la que esté construido un ordenador cuántico», dijo Robert Schoelkopf, el líder del grupo de investigación.

Investigadores de Yale, algunos involucrados en el avance más reciente, han desarrollado previamente el primer procesador cuántico rudimentario en estado sólido, un dispositivo que se ve y se siente como un microprocesador convencional.

Otros autores del estudio son L. DiCarlo de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, y Nigg SE, Sun L., L. y SM Frunzio Girvin, toda la Universidad de Yale.

Protocolo «doble ciego» de computación cuántica universasl

Supón que has desarrollado el algoritmo cuántico del siglo, pero no tienes un ordenador cuántico para ejecutarlo. Una compañía privada posee un ordenador cuántico que podrías usar, pero no quieres que vean tu código fuente, tu entrada y la salida de tu algoritmo; ellos tampoco confían en tí y no quieren que piratees los secretos de su máquina. Barz et al. publican en Science un protocolo cuántico que os satisfará a ambos, ni tú ni ellos desvelaréis vuestros secretos; el único requisito es que te permitan manipular a tu antojo un solo cubit, uno solo. Este problema se denomina computación cuántica “ciega” (blind QC), pero a mí me gusta más el título de esta entrada. En estudios anteriores se demostró cómo es posible ejecutar cualquier algoritmo cuántico realizando medidas en un solo cubit que está entrelazado con los cubits de dicho ordenador cuántico. Para ocultar el algoritmo, el cliente utiliza el nuevo protocolo que realiza el cálculo gracias a un entrelazamiento cuántico aleatorio. Solo quien controle el único cubit puede conocer la entrada, el algoritmo y la salida; la compañía solo podrá observar cubits aletaorios entrelazados. Además, el funcionamiento del ordenador cuántico es confidencial pues el programador solo puede observar un único cubit. No describiré este protocolo cuántico en detalle, pero adelanto que es muy bonito, aunque algo técnico. Nos lo cuenta Vlatko Vedral, “Moving Beyond Trust in Quantum Computing,” Science 335: 294-295, 20 Jan. 2012, que se hace eco del artículo técnico de Stefanie Barz et al., “Demonstration of Blind Quantum Computing,”Science 335: 303-308, 20 Jan. 2012.

Artículo completo en: Ciencia Imprescindible

Actualidad Informática. Doble ciengo en computación cuántica universal. Rafael Barzanallana

Creando ordenadores cuánticos mediante enfriamiento de átomos

Actualidad Informática. Redes ópticas de rubidio, para computación cuántica. Rafael BarzanallanaLas mejores dispositivos del futuro podrían crearse usando lo que esencialmente son los refrigeradores que funcionan a nivel atómico.

El nivel de control sobre la materia que los científicos están desarrollando servirá para crear objetos ultrafríos  también puede ser usado para crear enteramente nuevos estados de la materia y  superpoderosos ordenadores cuánticos, agregaron los investigadores.

Los científicos rutinariamente enfrían la materia unas pocas millonésimas de grado sobre el cero absoluto, la temperatura más baja posible en teoría, que corresponde a menos 273.15 grados Celsius. Sin embargo, les gustaría alcanzar temperaturas más frías, para entender mejor otros fenómenos extremos, como la superconductividad, en la que los electrones se desplazan sin resistencia a través de objetos.

Ahora los físicos revelan una nueva forma de lograr materia ultrafría, con una idea similar a la forma en que trabajan los frigoríficos. Bombear un fluido conocido como refrigerante en la zona que se están enfriando. Este líquido absorbe el calor. El refrigerante se bombea a un lugar donde se vuelca este calor.

Átomos fríos

En primer lugar, los investigadores enfrían los átomos de rubidio con láser. Cuando se configura correctamente, estos rayos pueden obligar a los átomos a brillar de una manera que les hace emitir más energía que la que absorben, lo que los hace más fríos.

Cuando los átomos emiten la luz como resultado de ser «golpeados» con el láser, este ejerce una ligera presión sobre ellos. Los científicos tomaron ventaja de  que la presión controla los átomos, ya sea manteniéndolos en su lugar o en movimiento a su alrededor, a veces, se originan colisiones. [ Wacky Física: The Coolest Little Particles]

Luego, los investigadores hicieron que los átomos aún se enfriaran más con refrigeración por evaporación, en la cual la materia se enfría casi de la misma forma que una taza de café pierde su calor – los átomos más calientes se dejan evaporar, dejando atrás a los más fríos.

Finalmente, los investigadores utilizaron redes de láser que  se conocen como «redes ópticas.» Cuando dos átomos se hacen colisionar dentro de la red óptica, las excitaciones de una suprimen las excitaciones de la otra, un fenómeno llamado «bloqueo de excitación orbital.» Los átomos excitados se retiran del sistema –  eliminando entropía, cantidad de energía disponible para el trabajo – por lo tanto causando que los átomos restantes se enfríen.

En experimentos con átomos de rubidio en redes ópticas, los físicos demostraron con éxito que se podría eliminar la entropía de los átomos mediante el bloqueo de la excitación orbital. En principio, se pueden alcanzar temperaturas de 10 a 100 veces más frías que se logra actualmente, a temperaturas de decenas a centenas de una mil millonésima de grado sobre el cero absoluto. Sin embargo, lo más probable la necesidad de láseres de longitudes de onda  superior, para lograrlo en la vida real, dijo el investigador Markus Greiner,  físico de la Universidad de Harvard.

Materia exótica

La investigación podría ayudar a «crear nuevos estados de la materia exóticos, los nunca visto antes», dijo Greiner LiveScience. «¿Quién sabe cuáles pueden ser las propiedades de estos materiales?»

La posibilidad de crear vectores perfecta de átomos también podría ser «un buen punto de partida para una computadora cuántica de propósito general», dijo Greiner. Las computadoras cuánticas explotan la extraña naturaleza de la física cuántica – por ejemplo, cómo las partículas subatómicas efectivamente puede girar en dos direcciones opuestas al mismo tiempo – para ejecutar  l para ciertos problemas los cálculos exponencialmente más rápidamente que un ordenador norma.

La investigación de ordenadores cuánticos ha sido sobre todo sobre los dispositivos diseñados para un tipo específico de problema, pero las redes ópticas podría llevar a la creación de computadoras cuánticas de propósito general que, al igual que las modernas computadoras personales, puede hacer frente a muchos tipos diferentes de problemas.

Los científicos detallaron sus hallazgos en la edición 22 de diciembre de la revista Nature.

Hacia las redes cuánticas en informática

Investigadores de la Universidad de Calgary, en Canadá, en colaboración con la Universidad de Paderborn, en Alemania, están trabajando en  hacer las redes cuánticas una realidad y han publicado sus hallazgos en la revista Nature. Un hallazgo similar por un grupo de la Universidad de Ginebra, en Suiza se informa en la misma edición.

«Hemos demostrado, por primera vez, que un cristal puede almacenar la información codificada en estados cuánticos de fotones entrelazados «, dice el artículo, cuyo coautor es el Dr. Wolfgang Tittel de la Universidad de Calgary, Institute for Quantum Information Science. «Este descubrimiento constituye un importante hito en el camino hacia las redes cuánticas, y se espera que permita la construcción de redes cuánticas en pocos años.»

En las redes de comunicación actuales, la información es enviada a través de pulsos de luz que se mueven a través de fibra óptica. La información puede ser almacenada en discos duros de ordenadores para uso futuro.

Las redes cuánticas actúan de manera diferente que las redes que utilizamos a diario. «Lo que tenemos es similar pero no utiliza pulsos de luz», dice Tittel, que es profesor en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Calgary. «En la comunicación cuántica, también hay que almacenar y recuperar información. Pero en nuestro caso, la información se codifica en estados entrelazados de fotones. »

En este estado, los fotones son «entrelazados», y siguen siéndolo, incluso cuando se separan. En cierto modo, se comunican entre sí, incluso cuando están muy distantes. La dificultad es lograr que se mantenga sin romper este vínculo cuántico frágil.

Wolfgang Tittel de la Universidad de Calgary está investigando maneras de integrar la memoria cuántica con la tecnología actual de las telecomunicaciones.

Para lograr esta tarea, los investigadores utilizaron un cristal dopado con iones de tierras raras y enfríado a -270 grados Celsius. A estas temperaturas, el cambio de propiedades de los materiales permitió a los investigadores almacenar y recuperar estos fotones sin degradación mensurable.

Una característica importante es que este dispositivo de memoria utiliza casi en su totalidad las tecnologías de fabricación estándares. «La solidez resultante, y la posibilidad de integrar la memoria con la tecnología actual, tales como cables de fibra óptica es importante cuando se mueve la investigación hacia las aplicaciones fundamentales.»

Las redes cuánticas permiten enviar información sin tener miedo de ser escuchados. «Los resultados muestran que el entrelazamiento, una propiedad física cuántica que ha desconcertado a los filósofos y los físicos desde hace casi cien años, no es tan frágil como generalmente se cree», dice Tittel.

Fuente:  PHYSORG.COM

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Enlaces relacionados:

–  Actualidad informática: Ordenadores cuánticos

–  Apuntes Introducción a la Informática. GAP. UMU. Redes > y Comunicaciones

–  Estándares de comunicaciones inalámbricas

Algoritmo aplicable al software actual que iguala en velocidad a la computación cuántica

¿Imposible? No tanto, al menos en teoría tal y como revela el siguiente estudio, liderado por John Watrous, en el Instituto de Computación Cuántica de Waterloo en Ontario, Canadá. Hasta ahora, todos entendíamos la computación cuántica como el siguiente nivel para la informática, aquella que ofrecería un rendimiento y velocidad duplicado al actual y que formaría parte del “día después” a la Ley Moore. Quizá este estudio nos viene a decir que no estaba todo dicho con respecto a lo que la informática “clásica”, actual, se refiere.

El estudio de los investigadores afirma que, al menos en ciertos problemas, la informática clásica puede igualar la velocidad final de una computadora cuántica de trabajo. Este curioso resultado surgió del propio estudio del rendimiento en la computación cuántica. Watrous y el resto de científicos encontraron que un algoritmo poco utilizado en el software de hoy podría proporcionar un nuevo nivel de rendimiento de resolución de problemas en los ordenadores tradicionales, que a la vez, podría coincidir, en teoría, a la velocidad obtenida por los ordenadores cuánticos. Watrous lo explicaba así:

Estamos poniendo mucho dinero en la construcción de ordenadores cuánticos, pero no debemos subestimar el poder de los algoritmos. Una consecuencia clara y notable de esta caracterización implica que la computación cuántica no proporciona ningún aumento de potencia de cálculo alguno sobre la informática clásica. Al menos en el contexto de sistemas de demostración interactiva

Una vez conformado el singular hallazgo y con el fin de establecer el estudio. Los investigadores utilizaron el algoritmo para evaluar el potencial de velocidad en computación clásica. En este caso se utilizó para el desarrollo dos tipos de investigación matemática: la optimización combinatoria y la teoría del aprendizaje. El resultado viene a decir que un algoritmo proporciona una forma de resolver un problema usando procesos paralelos. Para Watrous es sorprendente, ya que:

Nunca se ha considerado en un ambiente paralelo. Teníamos que demostrar que este método podría ser en paralelo, y hasta ahora jamás se había realizado. Podemos tratar de de construir ordenadores cuánticos para resolver problemas, pero también podríamos simplemente diseñar nuevos algoritmos para resolver problemas

Actualmente no existen ordenadores en el mercado comerciales, de computación cuántica. IBM y otras compañías sí están empezando a desarrollar las tecnologías de lo que será la informática del futuro, empezando por los elemento básicos. Para que os hagáis una idea del desarrollo de este descubrimiento, se podría emplear el algoritmo en la informática comercial, en programas de software o en el ámbito de la programación que busca resolver problemas de optimización.

Fuente:  Bitelia

Bajo una licencia Creative Commons

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Enlaces de interés:

Nuevo material que supone avance en la computación cuántica.

Actualidad informática: Científicos de Frontera. Cirac

¿Logaritmos, el nuevo punto flotante?

Manipulan el tiempo para crear invisibilidad de eventos (de utilidad en ordenadores cuánticos)

La ciencia trabaja desde hace más de un siglo en la creación de un posible manto de la invisibilidad que podría, mediante el uso de las propiedades refractoras de un material, desviar las ondas de luz de un objeto y convertirlo en invisible en el espacio es algo en lo que.

El nuevo mecanismo creado por el equipo liderado por Martin MacCall, cuyas conclusiones se publican en el Journal of Optics, da un paso más al poner en práctica esta técnica en una cuarta dimensión, el tiempo, abriendo la posibilidad de esconder u ocultar eventos enteros.

El trabajo del equipo de MacCall sugiere que un objeto podría moverse de una región del espacio a otra sin que ninguno de los potenciales espectadores lo detectara.

Para conseguir este efecto, los investigadores manipularon las propiedades de la luz y crearon un manto de “vacío temporal” en el que los eventos no serían percibidos por el espectador.

“Hemos mostrado que es posible ocultar el paso del tiempo. De forma que no sólo pueden oscurecerse eventos específicos sino que sería posible para mí estar viendo a una persona que de repente desaparece y reaparece en un lugar distinto”, señala a MacCall.

“Normalmente tienes una fuente de luz detrás de un objeto que te permite ver su historia. Imagina que la historia es como una película y a esa película se le quita una escena, eso es lo que hemos conseguido”, explica el italiano Alberto Favaro, de Imperial College, también coautor del estudio.
¿Cómo ha sido posible este “truco de magia”?

“Nuestro manto de invisibilidad de eventos en el espacio y en el tiempo funciona al dividir la fuente de luz en fotones. Se determina un punto en el que se decide que los fotones que se encuentran delante se aceleren y los que están en la parte de atrás se retrasen. De esta forma, en el centro se crea un área en la que no hay fotones. El evento que no recibe iluminación se esconde en este vacío. Mientras el espectador percibe sólo un flujo continuo de eventos”, ilustra Favaro.

“Al contrario de lo que ocurre con otros mantos, este sistema no trata de desviar la luz de un objeto, sino que estrecha los rayos de luz en el tiempo, abriendo como una cortina de teatro y creando un pasillo temporal en el que la energía, la información y la materia puede ser manipulada o transportada sin ser detectada”, continúa el investigador.

Además, Favaro señala que mientras los mantos de invisibilidad hacen que el objeto desaparezca de forma definitiva (“nunca se ve”), el mecanismo inventado por ellos hace que el evento desaparezca en un determinado momento, en una escena que se ha cortado, pero puede volver (o no) a aparecer después.

Las aplicaciones del invento permitirían en un principio sentar las bases para la creación de un manto que permitiera la invisibilidad en el tiempo.

Pero mucho antes de que esto ocurra y la ciencia gane la partida a la ficción, podría tener un gran impacto en la comunicación con fibras ópticas y en el desarrollo de los ‘ordenadores cuánticos’, que se basan en la manipulación de la luz para la transmisión segura de una enorme cantidad de datos.

Es una transmisión de datos en un canal por vía de luz en una fibra óptica. Por un lado, tienes un canal que envía información continua, como la circulación continua coches de una carretera. “Por otro lado, tienes la persona que intenta cruzar la carretera, que sería información ocasional y prioritaria”, ejemplifica Favaro.

“Lo ideal es procesar la información prioritaria siempre, pero no sabes cuándo se va a producir, porque es ocasional. Nuestro invento permitiría utilizar el manto para que la persona pudiera cruzar la carretera y la información fuera procesada rápidamente. Después de esto se podría cerrar el vacío del medio de forma que la etapa de procesar información prioritaria no se vea y todo siga como si no hubiera interrupción”, asegura el investigador.

Al contrario del resto de las aplicaciones, el impacto del nuevo hallazgo en ordenadores cuánticos podría aplicarse, según Favaro, en tan sólo un par de años.

Fuente: L3TRC

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Enlaces de interés:

–  Nuevo material que supone avance en la computación cuántica

–  La nevera más pequeña del mundo

–  Científicos de Frontera. Ignacio Cirac

Transistor óptico

En un artículo publicado el 11 de noviembre de 2010 en la revista Science, investigadores de la EPFL y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Alemania) anunciaron el descubrimiento de un método de acoplamiento para fotones y vibraciones mecánicas que podría tener numerosas aplicaciones en las telecomunicaciones y las tecnologías de la informática cuántica.

El control y la modulación del flujo de luz es esencial en las  telecomunicaciones actuales. El profesor Tobias Kippenberg y su equipo en el EPFL’s Laboratory of Photonics and Quantum Measurements han descubierto una nueva manera de acoplar la luz y las vibraciones.  Mediante el uso de este descubrimiento, se construyó un dispositivo en el que podría controlar por un segundo haz más intenso, un rayo de luz que viaja a través de un microrresonador óptico.  El dispositivo actúa así como un transistor óptico, en el que un rayo de luz influye en la intensidad de otro.

El microrresonador óptico tiene dos características: en primer lugar, atrapa la luz en una estructura de vidrio pequeña, guiando el haz en un patrón circular. En segundo lugar, la estructura vibra, como una copa de vino, en frecuencias bien definidas. Debido a que la estructura es tan pequeña (una fracción del diámetro de un cabello humano), estas frecuencias son 10 000 superiores que la vibración de una copa de vino. Cuando la luz se inyecta en el dispositivo, los fotones ejercen una fuerza llamada presión de radiación, que aumenta en gran medida por el resonador.  La creciente presión deforma la cavidad, posibilitando el acoplamiento a la luz de las vibraciones mecánicas. Si se usan dos rayos de luz, la interacción de los dos láseres con las vibraciones mecánicas resulta en una especie de «switch» óptico: el fuerte «control» láser puede activar o desactivar una debil «sonda» láser al igual que en un transistor electrónico.

«Hemos sabido desde hace más de dos años que este efecto era teóricamente posible», explica el científico Albert Schliesser, pero el probarlo resultço laborioso.» El científico Senior del EPFL Samuel Deléglise señala que «el acuerdo entre la teoría y experimento es realmente sorprendente.»

Las aplicaciones de este efecto novedoso, denominado «OMIT» (optomechanically-induced transparency), podría proporcionar una funcionalidad completamente nueva a la fotónica.  Las conversiones de radiación a vibración ya está muy extendida por ejemplo, en los teléfonos móviles,  un receptor convierte la radiación electromagnética a vibraciones mecánicas, lo que permite que la señal se filtre de manera eficiente. Pero ha sido imposible hacer este tipo de conversión con la luz. Con un dispositivo OMIT basado en un campo de luz visible podría, por primera vez podría convertirse en una vibración mecánica. Esto podría abrir una enorme gama de posibilidades en el campo de las telecomunicaciones. Por ejemplo, se pueden diseñar nievos búferes ópticos de forma que puedan almacenar información óptica hasta varios segundos.

En un nivel más fundamental, los investigadores de todo el mundo han estado tratando de encontrar maneras de controlar sistemas optomecánicos a nivel cuántico: el acoplamiento conmutable demostrado por el equipo de EPFL-Max Planck podría ayudar a la comunidad a superar este obstáculo, al servir como una interface importante en los sistemas cuánticos híbridos.

Referencia de la publicación:

Reference:

  1. Stefan Weis, Rémi Rivière, Samuel Deléglise, Emanuel Gavartin, Olivier Arcizet, Albert Schliesser, and Tobias J. Kippenberg. Optomechanically Induced Transparency. Science, 11 November 2010 DOI: 10.1126/science.1195596

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Enlaces de interés:

–  Científicos de Frontera. Cirac

–   Nuevo material que supone avance en la computación cuéntica

–  La nevera más pequeña del mundo

Científicos de Frontera – Ignacio Cirac (Física cuántica)

Si no se ve el vídeo, acceder directamente a la fuente, indicada al final de este «post»

Entrevista al físico español Ignacio Cirac , director del Instituto Max Planck para Óptica Cuántica (Alemania) y premio Fronteras del Conocimiento 2008 de la Fundación BBVA. Cirac narra su fascinación por los fenómenos que ocurren en la materia a escala de millonésimas de milímetro: en el mundo cuántico, por ejemplo, los cambios en una parcula pueden manifestarse instantáneamente en otra situada a gran distancia, y sin que exista conexión material entre ambas. Ni magia, ni ciencia ficción; un hecho físico en el que se basan aplicaciones tecnológicas ya existentes, y que constituye el fundamento de los futuros computadores cuánticos.

Fuente:  rtve.es

IBM investiga memoria DRAM de un solo átomo

Lo último en «chips» de memoria del futuro, codificar bits en átomos individuales, una capacidad demostrada recientemente para los átomos de hierro en una investigación en «IBM’s Almaden Research Center»  en San José, California (EE.UU.), que dio a conocer una nueva técnica de impulsos  para los microscopios de efecto túnel (STM ).

Pulsos-STM con un rendimiento de nanosegundos en tiempo de resolución, es un requisito para el diseño de chips de memoria a escala atómica, paneles solares y los ordenadores cuánticos del futuro.

«Mi esperanza es que podamos generar una gran serie con resolución temporal de nanosegundos y en escala espacial resolución atómica con los STM,» dijo Andreas Heinrich, un físico de IBM en el laboratorio Almadén.

STM,  fue  inventado por IBM en la década de 1980, se han convertido en el caballo de batalla de la industria de los materiales semiconductores. Su resolución se extiende hasta el final de la escala atómica, lo que permite examinar átomos individuales.  Por desgracia, los STM son lentos en hacer mediciones tan delicadas. Ahora IBM ha puesto a punto una nueva técnica  STMde pulsos que lleva a la capacidad de medir el tiempo a la par con la precisión nanométrica como medidas de distancia.

La técnica  de IBM trabaja en una manera similar a como trabaja una láser pulsado. En primer lugar una señal de la bomba se introduce en el material de la punta del STM para  poner spin electrónico del átomo en un estado conocido, después de un período de espera una sonda  de señal más pequeña es utilizada para hacer una medición. Repitiendo el proceso, cada vez que se amplía el tiempo entre los pulsos por unos pocos nanosegundos, el proceso es capaz de medir con exactitud el tiempo de relajación del  spin electrónico o el tiempo que un bit de información es retenido por un solo átomo de hierro.

Hoy en día los «chips» de memoria DRAM deben actualizar (refrescar) sus bits cada 50 milisegundos o menos, pero utilizando la nueva técnica STM de pulsos, IBM ha observado que los átomos individuales de hierro podrían ser refrescados  cada 250 nanosegundos aproximadamente, alrededor de 200000 veces más rápido.

«Ahora sabemos la respuesta a la pregunta:» ¿Qué pasa cuando tratas de almacenar información en un solo átomo de hierro?  Y esperamos que en el futuro a largo plazo podemos hacer un progreso similar en respuesta a las preguntas acerca de la eficiencia de células solares y los ordenadores cuánticos «, dijo Heinrich.

La técnica STM de pulsos se podría adaptar a la medición de la eficiencia de células solares individuales mediante el uso de un pulso de luz como la bomba para estimular las células solares y entonces realizando la exploración con la punta del STM. Heinrich también espera poder revelar el funcionamiento interno de las puertas lógicas de un ordenador cuántico, utilizando la técnica de STM de pulsos.

«Si podemos poner bits cuánticos en superficies tal que tienen que interactuar unos con otros, entonces, básicamente, vamos a mostrar una nueva forma de computación cuántica realizada realmente en la escala atómica. Ésa es mi visión del futuro de la mecánica cuántica», dijo Heinrich .

Fuente:  EETimes

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Enlaces relacionados:

–  Nuevo material que supone avance en la computación cuántica

–  Ordenadores cuánticos

La nevera más pequeña del mundo podría enfriar los ordenadores cuánticos

Un truco cuántico podría allanar el camino para el frigorífico más pequeño del mundo – construido a escala atómica.  El refrigerador pequeño pero poderoso podría rozar  la frialdad del cero absoluto para mantener los ordenadores cuánticos funcionando sin problemas, según un equipo de físicos teóricos.

Los planos para el dispositivo, diseñado por Noah Linden de la Universidad de Bristol, Reino Unido, y sus colegas, sugieren que el refrigerador podría constar de dos bits cuánticos o qubits, que interactúan con un tercer qubit  de tal manera que podría enfriarse.

Cada qubit tiene dos estados de energía posibles: alto, o «1», y bajo, o «0». Los tres qubits juntos comparten un estado del grupo, como el 110. El equipo del sistema teórico se seleccionará de forma que los estados 101 y 010 del grupo son exactamente iguales en energía, es decir, el sistema puede cambiar entre los dos fácilmente. Luego, el equipo imagina que el qubit primero se adjunta a una fuente de calor, dotándolo de una fuente constante de energía que debería aumentar la probabilidad de que los qubits alcancen el estado 101.  Sin embargo, los qubits interactúan en el nivel cuántico con una consecuencia inesperada de que las probabilidades se inviertan y hacer el estado 010 más probable.  A medida que la probabilidad de que el qubit tercero, esté en el  estado 0 aumente, su temperatura cae. El aumento de la probabilidad es fácil: aumentando el calor en el primer qubit. El trabajo aparecerá en la revista Physical Review Letters.

El equipo dice que el refrigerador podría ser utilizado para enfriar los qubits en un ordenador cuántico, desconectando el ruido térmico que pueden alterar sus delicadas propiedades cuánticas. El refrigerador puede enfriar los qubits en un ordenador cuántico, eliminando el ruido térmico

Sin embargo, para llegar a temperaturas superfrías dentro de un ordenador cuántico, la nevera necesitaría un baño caliente de supercalor. Raymond Laflamme del equipo de la Universidad de Waterloo en Ontario (Canadá), ha elaborado un sistema de refrigeración cuántica que opera bajo principios similares al plan del equipo de Bristol, pero el enfriamiento es impulsado por unos iman externo que actúa sobre los qubits en lugar de calentarlos. Han utilizado su refrigerador para enfriar un átomo de carbono a -95 ° C, pero tienen la intención de acercarse al cero absoluto en futuros experimentos.

Fuente:  News Scientist tech

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–  Nuevo material que supone avance en la computación cuántica

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