Avance inaudito en la ciencia: consiguen sacar información de uno de los cúbits cuánticos más complicados

La ciencia avanza a pasos agigantados y en esta ocasión un grupo de investigadores ha logrado por primera vez leer la información almacenada en uno de los cúbits cuánticos más esquivos. En concreto, este descubrimiento se ha realizado en los cúbits de Majorana, que son uno de los bits cuánticos más protegidos. En este estudio sobre los cúbits cuánticos ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas y ha sido publicado en Nature.

Antes de entrar en materia, hay que dejar claro lo que es un cúbit cuántico, dos palabras que a muchas personas les pueden sonar a chino. Para tener la información más precisa, hemos acudido a la página de IBM, una de las grandes tecnológicas del mundo, para expresar las palabras exactas. «Un qubit, o bit cuántico, es la unidad básica de información utilizada para codificar datos en computación cuántica y puede entenderse mejor como el equivalente cuántico del bit tradicional utilizado por los ordenadores clásicos para codificar información en binario», informa en un artículo publicado en esta página especializada, en el que también dice que «los cúbits se crean generalmente, aunque no de forma exclusiva, manipulando y midiendo partículas cuánticas, como fotones, electrones, iones atrapados, circuitos superconductores y átomos».

Así que ahora un trabajo realizado por investigadores de todas partes del mundo, en el que también han participado expertos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha logrado leer de forma fiable la información almacenada en los cúbits de Majorana. Estos bits cuánticos se considera que están protegidos topológicamente, «lo que les hace ser más estables, rápidos y compactos que otros, pero, a la vez, más difíciles de leer».  «Se trata de un avance crucial», ha explicado Ramón Aguado, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) y uno de los autores seniors del estudio, según recoge Europa Press.

Este científico experto en la materia también ha destacado que este es un trabajo «pionero», porque se ha llegado a «conocer la información almacenada en los cúbits de Majorana con una nueva técnica denominada capacitancia cuántica (quantum capacitance, en inglés) que actúa como una sonda global sensible al estado conjunto del sistema».

Los cúbits cuánticos de Majorana

Ramón Aguado también ha querido destacar la importancia de los cúbits cuánticos de Majorana, que es un lugar donde se almacena la información cuántica. «Son intrínsecamente robustos contra el ruido local que produce decoherencia (distorsiones en el procesado de la información), ya que, para corromper la información, un fallo tendría que afectar al sistema globalmente», informa el científico.

Por ello, el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) ha destacado que «esta misma virtud se ha convertido en su talón de Aquiles experimental». «¿Cómo se lee o detecta una propiedad que no reside en ningún punto concreto?», pregunta antes de desvelar los avances que ha conseguido con este trabajo, en el que el equipo ha creado una nanoestructura modular de pequeñas piezas (como si jugaran con Lego) llamada cadena mínima de Kitaev.

«En vez de actuar a ciegas sobre una combinación de materiales, como en experimentos previos, lo creamos bottom-up (de abajo a arriba) y somos capaces de generar modos de Majorana de manera controlada, lo que de hecho es la idea principal de nuestro proyecto QuKit», señala el investigador, que destacó que esta estructura funciona como un puente superconductor que conecta dos puntos cuánticos semiconductores y al unirlos, la información se divide y se protege en los extremos del puente.

Según informa Europa Press citando al estudio publicado en Nature, una vez creada la cadena mínima de Kitaev, y mediante la sonda de Quantum Capacitance, se logró discriminar en tiempo real y en una sola medida si el estado cuántico no local que forman los dos modos de Majorana es par o impar. Esto significa detectar si el sistema está ‘lleno’ (1) o ‘vacío’ (0), lo que se considera la base del cúbit.

«El experimento confirma de forma elegante el principio de protección: mientras las mediciones locales de carga son ciegas a esta información, la sonda global la revela con claridad», celebra el investigador Gorm Steffensen, también del ICMM-CSIC y uno de los primeros autores de un estudio, que combina una novedosa metodología experimental, desarrollada principalmente en la Delft University of Technology, con la contribución teórica del grupo del ICMM-CSIC. Aguado explica que la aportación teórica del CSIC ha sido «crucial para entender este experimento tan sofisticado».