Un equip de l'IN2UB dissenya una molècula capaç d'implementar un codi quàntic de correcció d'errors
Un dels reptes dʼimplementar la computació quàntica és la protecció dels estats quàntics que codifiquen la informació dels errors provocats per la seva interacció amb lʼentorn. Una solució consisteix a introduir codis de protecció dʼerrors. Un equip de lʼInstitut de Nanociència i Nanotecnologia de la Universitat de Barcelona (IN2UB) ha dissenyat una molècula que és capaç dʼencapsular un algoritme dʼaquest tipus. La molècula està formada per dos àtoms dʼerbi i un de ceri.
Un dels reptes dʼimplementar la computació quàntica és la protecció dels estats quàntics que codifiquen la informació dels errors provocats per la seva interacció amb lʼentorn. Una solució consisteix a introduir codis de protecció dʼerrors. Un equip de lʼInstitut de Nanociència i Nanotecnologia de la Universitat de Barcelona (IN2UB) ha dissenyat una molècula que és capaç dʼencapsular un algoritme dʼaquest tipus. La molècula està formada per dos àtoms dʼerbi i un de ceri.
Lʼestudi de lʼestructura magnètica, fet en col·laboració amb investigadors de lʼInstitut de Nanociència i Materials dʼAragó (INMA-CSIC), demostra que cadascun dels tres àtoms codifica un bit quàntic (qbit) diferent i que tots tres estan dèbilment acoblats. Lʼanàlisi també ha permès caracteritzar la seva resposta a polsos de microones, així com la seva sensibilitat al soroll de lʼentorn. Amb aquesta informació, un tercer equip de col·laboradors de la Universitat de Parma ha simulat amb èxit lʼaplicació dʼun codi de correcció dʼerrors, en què lʼàtom de ceri codifica en el seu spin la informació quàntica, mentre que els àtoms dʼerbi detecten possibles errors i els corregeixen.
El dispositiu molecular esmentat sʼha sintetitzat gràcies a un mètode inèdit de preparació de complexos de coordinació heterometàl·lics de lantànids descobert pel grup de lʼIN2UB.
«La realització dʼalgoritmes quàntics al si de molècules individuals representa un gran avantatge en lʼenfocament de la computació quàntica basat en les molècules, respecte a altres esquemes basats en superconductors, ja que permet reduir el nombre de comunicacions entre diferents elements del circuit quàntic i, per tant, també disminuir-ne la complexitat», explica Guillem Aromí, director de lʼIN2UB i líder de la recerca.
Lʼaltra molècula que sʼhavia proposat anteriorment per fer aquesta funció utilitza lʼspin nuclear dʼun ió dʼiterbi i el seu spin electrònic, la qual cosa obliga a emprar dues tecnologies per implementar el codi: ressonància magnètica nuclear (RMN) i ressonància paramagnètica electrònica (RPE). En el cas del compost preparat a la UB, només calen polsos dʼRPE per fer el codi.
Els propers passos que cal seguir en la construcció dʼun processador quàntic molecular és la seva integració a un dispositiu quàntic (per exemple, un ressonador superconductor) que connecti els molècules entre si i amb lʼexterior. Els equips involucrats en aquesta publicació lideren el consorci europeu FET-OPEN amb aquest objectiu.
Aquest treball ha estat publicat per la revista científica Chemical Science, que lʼha escollit com a Pick of the Week, és a dir, com a part de 2020 Chemical Science HOT Article Collection, una publicació que mostra els articles més destacats de lʼany segons els revisors. També lʼha destacat a lʼinterior de la portada.
Referència de lʼarticle: E. Macaluso et al. «A hete8rometallic [LnLn0 Ln] lanthanide complex as a qubit with embedded quantum error correction». Chemical Science, 11, 10337, octubre del 2020. DOI: 10.1039/d0sc03107k