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Una molécula magnética actúa como una puerta lógica cuántica

Las moléculas desarrolladas en el presente estudio han sido descubiertas por el Grupo de Magnetismo y Moléculas Funcionales (GMMF) de la Facultad de Química.

Las moléculas desarrolladas en el presente estudio han sido descubiertas por el Grupo de Magnetismo y Moléculas Funcionales (GMMF) de la Facultad de Química.

19/09/2011

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Un reciente estudio, llevado a cabo por un equipo interdisciplinar de investigadores pertenecientes al Departamento de Química Inorgánica de la UB, el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA) y el Instituto de Nanociencia de Aragón (INA), sugiere que ciertas moléculas magnéticas podrían servir como componentes básicos de futuros ordenadores cuánticos. El trabajo, publicado en el último número de la revista Physical Review Letters, muestra que una molécula que contiene dos átomos magnéticos puede actuar como una puerta lógica cuántica CNOT (negación lógica controlada).

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 (los «clásicos»), tales como la simulación de nuevos materiales, la búsqueda en grandes bases de datos o la codificación segura de mensajes confidenciales, entre otros. De hecho, los científicos se enfrentan, desde hace años, al reto de dar con materiales adecuados para fabricar unidades de memoria (qubits) y puertas lógicas con las que construir ordenadores cuánticos.

Las moléculas desarrolladas en el presente estudio han sido descubiertas por el Grupo de Magnetismo y Moléculas Funcionales (GMMF), que está liderado por el profesor del Departamento de Química Inorgánica Guillem Aromí. Estas especies contienen dos átomos magnéticos de terbio y uno de los hallazgos más importantes ha sido el diseño de una estructura molecular que diferenciase a estos 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 han demostrado que cada uno de ellos presenta propiedades magnéticas distintas y se ha conseguido que el espín de uno de ellos (qubit diana) lleve a cabo una operación lógica según sea el estado del otro (qubit de control), cumpliendo por tanto con los requisitos de una puerta CNOT.
 
Este nuevo material presenta la ventaja de que se fabrica mediante métodos químicos relativamente simples. Por ello, comparado con otras alternativas, 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 y capaces, por tanto, de llevar a cabo tareas más complejas.
Referencia del artículo:
 
Luis, F.; Repollés A.; Martínez‐Pérez, M. J.; Aguilà, D.; Roubeau, O.; Zueco, D.;  Alonso, P. J.; Evangelisti, M.; Camón, A.; Sesé, J.; Barrios, L. A., y Aromí, G. «Molecular Prototypes for Spin-Based CNOT Quantum Gates». Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.117203
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