Increíble Qubit de niobio superconductor: ¡tecnología que reduce errores, integra la computación electrónica y promete revolucionar la industria y las computadoras cuánticas en todo el mundo!

El qubit de niobio superconductor es mucho más estable que cualquier otro que se haya construido porque prescinde de otros metales y óxidos metálicos para conducir la corriente.

Atsushi Kobayashi y sus colegas de la Universidad de Tokio en Japón han creado un nuevo tipo de bit cuántico, el qubit de niobio superconductor – ¡la tecnología que reduce los errores, integra la computación electrónica y promete revolucionar las computadoras cuánticas en el mundo!

En las últimas décadas, las técnicas utilizadas para fabricar procesadores electrónicos de silicio se han refinado, mientras que la computación cuántica se está diseñando desde cero. El desafío más grande y prometedor sería encontrar formas de integrar unidades de lógica cuántica en las computadoras electrónicas actuales.

Para regocijo del mundo tecnológico, esta hazaña acaba de ser descubierta por Atsushi Kobayashi y sus colegas de la Universidad de Tokio, Japón.

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El investigador descubrió el nitruro de niobio como superconductor (NbNx), se puede agregar a un sustrato semiconductor tradicional a base de aluminio en forma de una capa cristalina plana, creando un qubit completamente funcional que se puede conectar directamente a chips de silicio.

El equipo sintetizó películas delgadas de nitruro de niobio directamente sobre una capa de nitruro de aluminio (AlN). 

El detalle es que el nitruro de niobio es un superconductor y su integración con el aluminio forma una estructura llamada cruce de josephson, lo convierte en un qubit ya completamente funcional.

“La similitud estructural entre los dos materiales facilita la integración de superconductores en dispositivos semiconductores optoelectrónicos”, dijo Kobayashi.

Nuevo superconductor que prescinde de otros metales y óxidos metálicos para conducir la corriente

El qubit superconductor de niobio es mucho más estable que cualquier otro que se haya construido porque prescinde de otros metales y óxidos metálicos para conducir la corriente. Hasta el día de hoy, se han utilizado aluminio y óxido de aluminio para esto, pero son las mayores fuentes de ruido incluso cuando el material se acerca al cero absoluto.

En el nuevo qubit, todos los elementos utilizados son nitruros (compuestos que contienen nitrógeno). El elemento principal es el nitruro de niobio (NbN), que tiene una temperatura de transición superconductora de 16 K (-257 °C), mientras que la capa aislante está hecha con nitruro de aluminio (AlN), ambos crecidos epitaxialmente sobre un sustrato de silicio.

“Es la primera vez en el mundo que alguien logra observar tiempos de coherencia de decenas de microsegundos en qubits de nitruro superconductores, reduciendo su pérdida dieléctrica a través de su crecimiento epitaxial sobre un sustrato de Si. El qubit superconductor de este nitruro aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo, por lo que creemos que es posible mejorar aún más el tiempo de coherencia optimizando el proceso de diseño y fabricación del qubit”, dijo el profesor Kouichi Semba, del Instituto Nacional de Tecnología de Japón. Información y Comunicación en Japón.

Artículo: Interfaces de materiales avanzados
Autores: Atsushi Kobayashi, Shunya Kihira, Takahito Takeda, Masaki Kobayashi, Takayuki Harada, Kohei Ueno, Hiroshi Fujioka
Revista: Interfaces de materiales avanzados
DOI: 10.1002/admi.202201244

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