FAU Física recibe más de 900.000 euros de financiación para un proyecto pionero
Un ordenador cuántico del tamaño de un teléfono inteligente: los científicos de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg (FAU) investigan cómo podría hacerse realidad. Físico Prof. Dr. Para ello, Vojislav Krstić y su equipo de investigación se dedican al desarrollo de bits cuánticos (qubits) que funcionan sobre la base de aislantes topológicos, una clase de materiales que en los últimos años se ha convertido cada vez más en el centro de la investigación debido a su extraordinario propiedades. Este proyecto pionero está siendo financiado con más de 900.000 euros.
Desde el campo de la medicina hasta la inteligencia artificial (IA), las computadoras cuánticas adecuadas para el uso diario podrían acelerar muchos procesos muchas veces. Pero los modelos anteriores tienen un inconveniente crucial: sólo funcionan a temperaturas extremadamente bajas. “Esto se debe a los bits cuánticos, también llamados qubits, que controlan el ordenador y pueden adoptar varios estados al mismo tiempo. Con estos qubits, las computadoras cuánticas pueden alcanzar una gran potencia informática. Sin embargo, los qubits habituales sólo funcionan justo por encima del cero absoluto, es decir, unos -273 grados Celsius», explica el Prof. Dr. Vojislav Krstić, Instituto de Física de la Materia Condensada. Por este motivo, actualmente es necesario refrigerar los ordenadores cuánticos en un sistema complejo y de gran escala. «Para integrar los ordenadores cuánticos en la vida cotidiana, necesitamos encontrar qubits direccionables eléctricamente que funcionen de forma estable incluso a temperaturas más altas», afirma Krstić. Esto no sólo haría que los dispositivos fueran más pequeños y asequibles, sino que también reduciría significativamente su consumo de energía.
La búsqueda del qubit del futuro
Por lo tanto, el proyecto de investigación se centra en los aislantes topológicos: una clase de materiales que no se ven afectados por influencias externas y, por tanto, pueden transmitir información de forma especialmente segura. Esto significa que los aislantes topológicos también tienen el potencial de revolucionar la computación cuántica. Hasta ahora se han examinado principalmente a escala macroscópica, es decir, lo que es visible al ojo. “Si reducimos la estructura de estos materiales a unos pocos nanómetros y rompemos específicamente las simetrías, sus propiedades energéticas cambian y podríamos utilizarlos como qubits”, explica Krstić. Los investigadores tienen que romper las simetrías del material para que permanezca estable y al mismo tiempo tenga las propiedades deseadas para su uso en ordenadores cuánticos. “Este es un gran desafío. Pero si encontramos un qubit que funcione de esta manera a temperaturas más altas, se abrirán nuevas posibilidades. Por ejemplo, se podrían instalar ordenadores cuánticos en los automóviles que regulan el suministro de energía”.
Sobre el proyecto de investigación
El proyecto de investigación de la FAU se financiará durante dos años y tiene como objetivo ayudar a avanzar significativamente la investigación internacional en el campo de la computación cuántica. La financiación se destina principalmente al personal y a equipos y consumibles especiales. El trabajo de Krstić y su equipo no sólo podría revolucionar la tecnología, sino también contribuir a un uso más sostenible de los recursos, una ventaja decisiva en tiempos de cambio climático. Las computadoras cuánticas que requieren menos refrigeración no solo serían más respetuosas con el medio ambiente, sino que también podrían usarse en todas partes, desde computadoras portátiles en escritorios hasta IA en el campo médico.
La investigación del grupo de Vojislav Krstić se centra en sistemas de fermiones novedosos (que interactúan) de baja dimensionalidad en sólidos, materiales y sistemas materiales. La atención se centra en las propiedades electrónicas y ópticas de tales sistemas de fermiones en relación con estados (macroscópicamente) cuantificados, de ruptura de simetría y topológicos y sus propiedades. FAU News. Traducido al español
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