Identificado el obstaculo en la computacion cuantica

Los nanocientíficos sueñan con desarrollar una computadora cuántica, un dispositivo del tamaño de un grano de arena que podría ser más rápido y potente que los PCs modernos. Ya han identificado a los diminutos átomos artificiales llamados "puntos cuánticos" como los materiales más probables para construir estas máquinas, pero se han visto desconcertados por la conducta impredecible de estos puntos a escala nanométrica.

Un equipo de físicos de la Universidad de Ohio cree haber encontrado el problema y ha realizado una propuesta técnica para construir mejores puntos cuánticos. Los investigadores señalan que los defectos formados durante su creación operan como una barrera a la experimentación científica, pero que el obstáculo podría solventarse.

Científicos experimentales en Alemania habían bombardeado puntos cuánticos con luz para crear el estado mecánico cuántico necesario para hacer funcionar una computadora cuántica, pero no pudieron controlar ese estado de forma consistente. Sergio Ulloa, profesor de física y astronomía de la Universidad de Ohio, su colega José Villas-Boas, y el profesor adjunto Alexander Govorov desarrollaron modelos teóricos para averiguar la causa del problema.

Éste se origina durante la creación de los puntos del tipo estudiado. Usando una cámara de epitaxia por haces moleculares (MBE), los científicos rocían una superficie con átomos a altas temperaturas, creando una capa atómica. A medida que se agregan más capas, los puntos cuánticos afloran en la superficie como gotitas de agua. Pero un residuo delgado dejado en la superficie que Ulloa llama la "capa húmeda" puede causar los problemas durante los experimentos. Cuando los científicos bombardearon los puntos cuánticos con un haz de luz en los estudios anteriores, la capa húmeda causó interferencia, en lugar de permitir a la luz entrar en el punto y activar el estado cuántico.

Un punto cuántico -en azul- es excitado por un rayo láser (Foto: Ohio University )
El estudio sugiere que los científicos podrían perfeccionar el proceso reenfocando el haz de luz o cambiando la duración de los pulsos lumínicos para anular los efectos de la capa húmeda. De hecho, ya se ha utilizado el descubrimiento teórico en el laboratorio para manipular un punto cuántico con éxito.

El nuevo hallazgo podría conducir finalmente a mejorar los puntos cuánticos, y a la vez ayudar a los científicos a comprender mejor los estados cuánticos. Es un paso más para encontrar un mejor bit cuántico, que debiera conducirnos a una computadora de este tipo.

Los científicos están creando puntos cuánticos de muchas maneras para usarlos en diferentes aplicaciones. El tipo autoensamblado podría utilizarse en la electrónica óptica y las computadoras cuánticas. Otros tipos, como los puntos cultivados en una solución, podrían emplearse para aplicaciones relativas a la energía solar.

El estudio también ayudará al equipo de la Universidad de Ohio a comprender mejor cómo controlar el espín de los electrones, una propiedad que podría ser el mecanismo subyacente de dispositivos electrónicos más rápidos y eficaces.


ARTURO LUGO