Un cúbit mecánico con mejor coherencia
El nuevo proyecto MECHQUBIT, coordinado por ICFO, construirá un nuevo tipo de cúbit mecánico con un mayor tiempo de coherencia, de tamaño reducido, de alta fidelidad y compatible con procesos de fabricación basados en silicio.
Los ordenadores cuánticos abordan desafíos que resultan inalcanzables para los sistemas clásicos, aprovechando fenómenos cuánticos como la superposición y el entrelazamiento. Sin embargo, una de las principales barreras para la computación cuántica práctica sigue siendo el tiempo de coherencia: los cúbits actuales pierden su frágil estado cuántico casi tan rápido como se forman. Este corto tiempo de coherencia dificulta poder almacenar, procesar y escalar la información cuántica de manera fiable.
El rendimiento y la escalabilidad de los ordenadores cuánticos dependen, en gran medida, de la plataforma física que se utilice para construir los cúbits. Los circuitos superconductores, las trampas de iones y los sistemas semiconductores lideran actualmente el campo, pero todos presentan limitaciones significativas en cuanto a coherencia, escalabilidad e integración.
El proyecto MechQubit explorará un enfoque diferente: una plataforma de cúbits basada en sistemas nanomecánicos, donde la información cuántica se codifica en el movimiento vibracional de dispositivos a nanoescala. Los sistemas mecánicos de este tipo ofrecen ventajas únicas: mayor coherencia, un fuerte acoplamiento a múltiples grados de libertad físicos y compatibilidad con arquitecturas cuánticas híbridas.
Materializando en un proyecto la semilla de una idea
“Llevábamos mucho tiempo colaborando con Fabio en la idea de un cúbit mecánico de nanotubos”, afirma el profesor Adrian Bachtold, líder del grupo de Nanoelectrónica y Nanomecánica Cuántica en ICFO, y coordinador del proyecto. En 2021, ICFO y el equipo de Fabio Pistolesi en el CNRS publicaron la idea de un cúbit mecánico en un artículo publicado en la revista Physical Review X, que fue validado dos años más tarde con los primeros resultados experimentales. Posteriormente, contactaron con Christoph Stampfer del RTWH Aachen, quien, como comenta Bachtold, fabrica algunos de los mejores dispositivos de grafeno del mundo y tiene una amplia experiencia con resonadores mecánicos. Heidi Potts y Zurich Instruments se unieron a la colaboración poco después, aportando su experiencia en la electrónica de alto rendimiento y las mediciones con resolución temporal. Poco después, el proyecto fue seleccionado en la convocatoria Horizon Europe Pathfinder 2025.
El objetivo general de MechQubit es diseñar, fabricar y demostrar experimentalmente un cúbit nanomecánico. A corto plazo, el equipo se centrará en la producción de resonadores electromecánicos de grafeno. “Inicialmente, pensamos en crear un cúbit mecánico en un nanotubo, un sistema que conocemos bien, y luego nos preguntamos, ¿sería el grafeno más adecuado para este experimento?”, explica Bachtold. El objetivo es doble: llevar el modo fundamental a oscilar a una frecuencia nunca antes alcanzada y mejorar los tiempos de coherencia hasta alcanzar el rango de los milisegundos. A largo plazo, este cúbit mecánico podría abrir la puerta a experimentos de detección cuántica ultrasensibles que son, hoy por hoy, todavía inalcanzables.
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