- Fujitsu ha desarrollado el primer prototipo funcional de computadora cuántica de espín de diamante del mundo.
- El nuevo prototipo puede operar a -456.9 grados Fahrenheit, aproximadamente 2.8 grados Fahrenheit más alto que las computadoras cuánticas superconductoras.
- El sistema utiliza centros de vacantes de estaño, que ofrecen un mayor brillo y estabilidad de emisión de luz.
- Fujitsu planea lograr la utilidad de la computación cuántica para 2030.
El gigante tecnológico japonés Fujitsu ha desarrollado el primer prototipo funcional de computadora cuántica de espín de diamante del mundo, un prototipo que incorpora centros de vacantes de estaño (SnV) en circuitos fotónicos integrados. Este nuevo prototipo puede operar a -456.9 grados Fahrenheit (-271.6 grados Celsius), lo que es aproximadamente 2.8 grados Fahrenheit más alto que los -459.6 grados Fahrenheit (-273.13 grados Celsius) necesarios para las computadoras cuánticas superconductoras. Fujitsu afirma que esta tecnología puede impulsar el desarrollo de computadoras cuánticas más potentes al utilizar la luz para conectar los distintos módulos de cálculo. La compañía planea construir un prototipo de espín de diamante multimodular para 2027 y aspira a lograr la utilidad de la computación cuántica para 2030.
Según la hoja de ruta cuántica de Fujitsu, la compañía planea desarrollar un sistema de 250 qubits lógicos antes del año fiscal 2030 y alcanzar un sistema de 1000 qubits lógicos antes del año fiscal 2035. El Dr. Kees Eijkel, director de QuTech, señaló: "Estamos encantados de anunciar este prototipo de computadora cuántica de espín de diamante, que es el resultado de la colaboración de investigación entre Fujitsu, la Universidad Tecnológica de Delft y QuTech desde 2020."
Nueva tecnología de qubit
El prototipo se basa en defectos de la red cristalina en el diamante, más conocidos como centros de color, para crear qubits. Los sistemas de espín de diamante generalmente dependen de los centros de vacantes de nitrógeno (NV), que se forman cuando un átomo de nitrógeno reemplaza a un átomo de carbono adyacente en la red de diamante. Sin embargo, para el nuevo sistema, los ingenieros optaron por utilizar centros de vacantes de estaño (SnV). Estos defectos tienen un átomo de estaño situado entre dos vacantes en la estructura del diamante. Fujitsu afirma que su estructura simétrica hace que los centros SnV sean menos susceptibles al ruido externo que los tradicionales centros NV.
Además, el brillo de la emisión de luz de los centros SnV es aproximadamente 10 veces mayor que el de los centros NV, lo que podría mejorar la conexión óptica entre los módulos cuánticos y ayudar a aumentar la eficiencia de la corrección de errores.
Las características del sistema pueden mantener la estabilidad del estado cuántico y permitir la formación de qubits lógicos (grupos de qubits físicos que ejecutan algoritmos cuánticos) con menos qubits físicos de los que requieren los métodos de la competencia. Fujitsu primero creó un proceso para implantar estaño de alta calidad en un sustrato de diamante combinado con sustratos de óxido de aluminio y dióxido de silicio. El grosor del diamante se redujo de varios cientos de micrómetros a solo unos pocos cientos de nanómetros para integrarse en los chips cuánticos.
Planes futuros para la computación cuántica
La compañía también fabricó circuitos fotónicos integrados que combinan cristales de diamante a nanoescala que contienen centros SnV con guías de ondas de óxido de aluminio. Finalmente, Fujitsu creó un mecanismo para controlar los qubits de espín de diamante mediante luz, microondas y ondas de radiofrecuencia. Vivek Mahajan, director de tecnología de Fujitsu, declaró: "El método de espín de diamante que aplicamos en este prototipo no solo tiene una escalabilidad excelente por sí mismo, sino que también tiene el potencial de integrarse con las computadoras cuánticas superconductoras, ampliando aún más sus capacidades y permitiendo cálculos a mayor escala y más complejos."
El dispositivo ya se ha ejecutado en un entorno de prueba a través de la plataforma de computación cuántica híbrida de Fujitsu. Según la compañía, los usuarios no necesitan conocimientos especializados adicionales para controlar este nuevo hardware. Mahajan concluyó en un comunicado: "De acuerdo con nuestra hoja de ruta, Fujitsu continuará avanzando en la computación cuántica práctica, desarrollando tanto en software como en hardware, aprovechando las ventajas clave del método de espín de diamante, incluyendo la alta fidelidad y la conectividad óptica, mientras busca lograr un sistema de 250 qubits lógicos para el año fiscal 2030 y alcanzar los 1000 qubits lógicos para el año fiscal 2035."
Proyecto Especificaciones Temperatura de operación -456.9 grados Fahrenheit (-271.6 grados Celsius) Centro de vacantes de estaño Presente en la estructura del diamante Brillo de emisión de luz Aproximadamente 10 veces mayor que el de los centros NV
Potencial y desafíos de la computadora cuántica de espín de diamante
El prototipo de computadora cuántica de espín de diamante de Fujitsu marca un avance significativo en la tecnología de computación cuántica. Al utilizar centros de vacantes de estaño, el sistema supera a los tradicionales centros de vacantes de nitrógeno en términos de estabilidad y brillo de emisión de luz, lo cual es crucial para mejorar la eficiencia de la computación cuántica. Además, la temperatura de operación más alta podría hacer que la computación cuántica sea más práctica. Sin embargo, Fujitsu aún debe superar desafíos técnicos para alcanzar sus objetivos de computación cuántica para 2030 y asegurar que su sistema pueda integrarse con la tecnología existente de computadoras cuánticas superconductoras.