¿Cómo se fabrica un qubit? (Pt.1)

 Cuando los científicos se propusieron encontrar un qubit, el primer paso era encontrar que sistemas físicos cumplían los requisitos de un qubit. Esos requisitos son:

1. Que tenga únicamente 2 estados(0,1)
2. Que se pueda modificar su estado.
3. Que el estado cúántico del sistema dure lo máximo posible. (A esto se le llama coherencia)
4. Que se pueda colapsar para que se determine su estado en 1 o 0.

Un posible candidato como qubit sería un átomo. Si aisláramos un átomo podríamos utilizar dos orbitales con niveles de energía cercanos para utilizarlos como estado 0 y 1. Usando un solo electrón se le podría dar la energía necesaria para saltar de un orbital a otro, por lo que podríamos modificarlo (requsito 2) y tendría 2 estados (requisito 1). Sin embargo, un átomo no es lo suficientemente controlable, por lo que aquí entra en juego de usar átomos artificiales, es decir, crear de manera artificial un sistema físico muy similar a un átomo.

Este sistema físico es un oscilador cuántico, que se basa en un circuito LC. En este circuito tenemos en un extremo un condensador, consistente en dos extremos de cable, uno con carga negativa y otro con carga positiva.

Como se ve en la imagen, los electrones (que se encuentran en el polo negativo) son atraídos por el polo positivo, recorriendo todo el cable. En la mitad del cable tenemos la inductancia (la espiral). Cuando los electrones atraviesan la inductancia, inducen un campo magnético que aumenta la velocidad de los electrones. Cuando los electrones lleguen al otro extremo, realizaran nuevamente el mismo circuito en dirección contraria, oscilando de un extremo al otro. Ya tenemos el oscilador, ahora hay que volverlo cuántico.

Para volverlo cuántico, se crea el circuito en miniatura y se cambia el cable normal por superconductores. Y para cambiar de estado podemos alterar la velocidad con la que oscila lanzando un pulso eléctrico en microondas, permitiéndonos cambiar entre 0 y1. Sin embargo estos osciladores cuánticos tienen un problema ya que la diferencia de energía entre el estado de oscilación 1 y2 es la misma que entre el estado 2 y 3. Pero ese problema lo resolveremos la semana que viene.