Allanarían el camino para computadoras cuánticas más estables
El silicio es tan importante para la electrónica y la informática que se ha convertido en sinónimo de tecnología (incluso un valle lleva su nombre, Silicon), pero aún tiene sus defectos. Ahora, los científicos han creado una manera de fabricar chips de silicio súper puro que podrían allanar el camino para computadoras cuánticas más estables.
El silicio se prefiere en la electrónica por varias razones. Por un lado, es un semiconductor, lo que significa que se puede hacer que conduzca electricidad a diferentes niveles en diferentes condiciones. Mejor aún, al ser el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, no es difícil conseguirlo.
Esto ha funcionado bien durante décadas, alimentando la increíble expansión de las computadoras, pero para los sistemas más avanzados la pureza del silicio se convierte en un factor limitante.
Las computadoras cuánticas pueden acceder al espeluznante reino de la física cuántica para hacer cosas que las computadoras normales no pueden hacer, pero los bits cuánticos (qubits) que procesan y almacenan información pueden perder su "coherencia" ante la más mínima interferencia, como una pequeña fluctuación de temperatura o una impureza en el silicio.
"El problema es que, si bien el silicio natural es principalmente el isótopo deseable silicio-28, también hay alrededor de un 4,5% de silicio-29", afirmó el profesor David Jamieson, cosupervisor del proyecto. "El silicio-29 tiene un neutrón adicional en el núcleo de cada átomo que actúa como un pequeño imán rebelde, destruyendo la coherencia cuántica y creando errores informáticos".
Imagen: Esquema que representa el enriquecimiento isotópico de volúmenes localizados utilizando un haz de iones enfocado compuesto de 28Si donde se muestra que el control de qubit compatible y la electrónica de interconexión están integrados siguiendo la arquitectura de la ref.
Entonces, para el nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Melbourne y la Universidad de Manchester desarrollaron una forma de producir silicio que es mucho más puro.
El equipo utilizó una máquina llamada implantador de iones para disparar un haz de silicio-28 a un chip de computadora, que reemplaza gradualmente las impurezas de silicio-29 en el chip con el más deseable silicio-28. El resultado final fue que el contenido de silicio-29 se redujo del 4,5% a sólo el 0,0002%, o dos partes por millón.
"La gran noticia es que para purificar el silicio a este nivel, ahora podemos utilizar una máquina estándar (un implantador de iones) que se puede encontrar en cualquier laboratorio de fabricación de semiconductores, adaptada a una configuración específica que diseñamos", afirmó el profesor Jamieson.
Cuantos más qubits tenga una computadora cuántica, más poderosa puede ser, pero también más vulnerable a errores. Estos nuevos chips de silicio súper puro deberían ayudar a que las computadoras cuánticas con muchos qubits se mantengan estables por más tiempo, y el equipo dice que el siguiente paso es probarlo.
La investigación fue publicada en la revista Nature Communications Materials: Highly 28Si enriched silicon by localised focused ion beam implantation