, 21 de diciembre de 2014

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12sep

Moléculas magnéticas: componentes básicos de futuros ordenadores cuánticos


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Un reciente estudio, llevado a cabo por un equipo interdisciplinar de investigadores pertenecientes al Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), el Departamento de Química Inorgánica de la Universidad de Barcelona (UB) y el Instituto de Nanociencia de Aragón (INA), sugiere que moléculas magnéticas podrían servir como componentes básicos de futuros ordenadores cuánticos.

Los ordenadores cuánticos utilizan las leyes de la física cuántica para realizar operaciones lógicas. Se espera que revolucionen el mundo de la informática, gracias a su capacidad de resolver tareas que son imposibles para los ordenadores actuales, o “clásicos”, tales como la simulación de nuevos materiales, la búsqueda en grandes bases de datos o la codificación segura de mensajes secretos, entre otros. Los científicos se enfrentan, desde hace años, al reto de dar con materiales adecuados para fabricar unidades de memoria, o qubits, y puertas lógicas con las que construir ordenadores cuánticos.

Las moléculas desarrolladas en el presente estudio contienen dos átomos magnéticos de Terbio. Uno de los hallazgos más importantes ha sido el diseño de una estructura molecular que diferenciase ambos átomos entre sí, ya que la Naturaleza tiende a formar moléculas simétricas. A pesar de que los dos átomos de terbio son iguales, en esta molécula se encuentran encapsulados en dos corpúsculos orgánicos diferentes. Los experimentos llevados a cabo en el ICMA muestran que cada uno de ellos presenta propiedades magnéticas distintas. Se consigue así que el espín de uno de ellos, o “qubit diana”, lleve a cabo una operación lógica según sea el estado del otro, o “qubit de control”, cumpliendo por tanto con los requisitos de una puerta lógica CNOT.

Este nuevo material se ha fabricado en la UB mediante métodos químicos relativamente simples. Comparado con otras alternativas, presenta la ventaja de que es mucho más barato y eficiente, ya que permite obtener cantidades enormes de moléculas idénticas en una sola reacción química. Este trabajo representa, por tanto, un paso hacia la realización de arquitecturas de computación cuántica integradas en chips, mayores que las existentes actualmente y capaces por tanto de llevar a cabo tareas más complejas.

Referencia al artículo original:

Molecular Prototypes for Spin-Based CNOT and SWAP Quantum Gates. F. Luis, A. Repollés, M. J. Martínez-Pérez, D. Aguilà, O. Roubeau, D. Zueco, P. J. Alonso, M. Evangelisti, A. Camón, J. Sesé, L. A. Barrios, and G. Aromí, Phys. Rev. Lett. 107, 117203 (2011).