27/06/2012 - Nuevo avance en el diseño de 'bits cuánticos' con átomos magnéticos de gadolinio

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Investigadores de la Universidad de Zaragoza y otros centros europeos han abierto una "prometedora vía" en el desarrollo de los qubits, unidades de memoria de los futuros ordenadores cuánticos.

El trabajo, que publica la revista Physical Review Letters, se centra en un nuevo diseño molecular con átomos magnéticos de gadolinio.

Un equipo internacional, con investigadores de centros de Zaragoza, ha desarrollado moléculas que tienen un único átomo de gadolinio (elemento químico con efecto magnético-calórico) encapsulado en el interior de dos estructuras moleculares diferentes. El trabajo, que ha sido seleccionado como sugerencia del editor en el último número de la revista Physical Review Letters, abre una "nueva y prometedora" vía para el desarrollo de 'qbits' o 'bits cuánticos', los componentes básicos de futuros ordenadores cuánticos.

Uno de los hallazgos "más importantes" según los autores es que la velocidad y la frecuencia de operación de estos qubits dependen de la forma de la molécula. Conocer este dato es importante para determinar su aplicación práctica. En concreto se han analizado las orientaciones del denominado espín, que define los estados del qubit entre el 0 y el 1.

Métodos más sencillos, baratos y reproducibles

El hallazgo abre la puerta al 'diseño' racional de qubits mediante métodos químicos, considerablemente más sencillos, baratos y reproducibles que las costosas tecnologías de micro y nanolitografía utilizadas en la fabricación de qubits basados en dispositivos semi o superconductores.

Se plantea como 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.

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', 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 estas unidades de memoria, los qubits, y puertas lógicas con las que construir ordenadores cuánticos. En este ámbito se enmarca la nueva investigación, en la que participan el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (centro mixto CSIC-Universidad de Zaragoza), el Instituto de Nanociencia de Aragón (Universidad de Zaragoza), el Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia, la Universidad de Stuttgart (Alemania) y la Universidad de Nottingham (Reino Unido).

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Referencia  bibliográfica:

M. J. Martínez-Pérez, S. Cardona-Serra, C. Schlegel, F. Moro, P. J. Alonso, H. Prima-García, J. M. Clemente-Juan, M. Evangelisti, A. Gaita-Ariño, J. Sesé, J. van Slageren, E. Coronado, F. Luis. "Gd-Based Single-Ion Magnets with Tunable Magnetic Anisotropy: Molecular Design of Spin Qubits". Phys. Rev. Lett. 108: 247213, 2012.

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