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Gran avance en memorias cuánticas para almacenar cubits con el espín nuclear
Un cristal de diamante ultrapuro, con una molécula de carbono 13 por cada millón de átomos de carbono 12, podría almacenar un cubit (bit cuántico) durante 24 horas a temperatura ambiente, según un modelo teórico publicado hoy en Science. Los autores han verificado su modelo mediante un experimento que ha logrado almacenar un cubit durante tres segundos tiempo uso de un cristal de diamante con un átomo de carbono 13 por cada cien átomos de carbono 12 (tres segundos es unas mil veces el récord anterior a temperatura ambiente). Más aún, en el mismo número de Science se ha publicado el almacenamiento de un cubit durante tres minutos (180 segundos) en una memoria cuántica basada en silicio (el cubit se ha almacenado en el espín nuclear de una impureza de fósforo), pero enfriado a 4,2 K. Estos dos grandes avances en el desarrollo de memorias cuánticas basadas en el espín nuclear coloca a estas técnicas en un camino envidiable hacia el desarrollo de un futuro ordenador cuántico de utilidad práctica. Nos lo han contado Christoph Boehme, Dane R. McCamey, “Nuclear-Spin Quantum Memory Poised to Take the Lead,” Perspective, Science 336: 1239-1240, 8 June 2012, quienes se hacen eco de los artículos técnicos de M. Steger et al., “Quantum Information Storage for over 180 s Using Donor Spins in a 28Si “Semiconductor Vacuum”,” Science 336: 1280-1283, 8 June 2012, y P. C. Maurer et al., “Room-Temperature Quantum Bit Memory Exceeding One Second,” Science 336: 1283-1286, 8 June 2012.
Ampliar en: Francis (th)E mule Science’s News
Comunicación a través de silicio mediante el espín del electrón
El envío de información mediante la variación de las propiedades de las ondas electromagnéticas ha servido a la humanidad desde hace más de un siglo, pero a medida que nuestros chips electrónicos disminuyen de tamaño, las señales que llevan pueden difundirse a través de los cables e interferir unos con otros, presentando una barrera a una mayor reducción de tamaño. Una posible solución podría ser la de codificar unos y ceros, no con tensión, sino con el espín del electrón (spin), los investigadores han cuantificado algunos de los beneficios que este nuevo enfoque podría generar.
En un artículo en la revista AIP’s journal Applied Physics Letters, un equipo de la University of Rochester y la University of Buffalo ha propuesto un nuevo sistema de comunicaciones que utiliza cables de silicio para llevar una corriente constante para conducir electrones desde un emisor a un receptor. Al cambiar la imanación en un contacto, se puede inyectar el espín del electrón (ya sea hacia arriba o hacia abajo) hasta el final del transmisor.
En el extremo receptor, un imán puede separar la corriente basada en el espín, y un dispositivo de lógica registraría los unos y ceros. Los investigadores eligieron los cables de silicio ya que en los electrones del silicio su espín permanece más que en otros semiconductores. El equipo calculó el consumo de ancho de banda y la potencia de un modelo de Circuito de comunicación-espín, y encontró que se transmite más información y se utiliza menos energía que en los circuitos con las técnicas existentes en la actualidad.
Los investigadores encontraron que la latencia o el tiempo que tarda la información en viajar del transmisor al receptor, fue mayor en el Circuito de comunicación-espín, pero otros beneficios significan que el nuevo esquema puede algún día constituir el diseño de muchas tecnologías emergentes.
Artículo: «Silicon spin communication» publicado en Applied Physics Letters.
Autores: Hanan Dery (1,2), Yang Song (2), Pengke Li (1), e Igor Zutic (3).
(1) Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de Rochester
(2) Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Rochester
(3) Departamento de Física de la Universidad de Buffalo, Universidad Estatal de Nueva York
IBM investiga memoria DRAM de un solo átomo
Lo último en «chips» de memoria del futuro, codificar bits en átomos individuales, una capacidad demostrada recientemente para los átomos de hierro en una investigación en «IBM’s Almaden Research Center» en San José, California (EE.UU.), que dio a conocer una nueva técnica de impulsos para los microscopios de efecto túnel (STM ).
Pulsos-STM con un rendimiento de nanosegundos en tiempo de resolución, es un requisito para el diseño de chips de memoria a escala atómica, paneles solares y los ordenadores cuánticos del futuro.
«Mi esperanza es que podamos generar una gran serie con resolución temporal de nanosegundos y en escala espacial resolución atómica con los STM,» dijo Andreas Heinrich, un físico de IBM en el laboratorio Almadén.
STM, fue inventado por IBM en la década de 1980, se han convertido en el caballo de batalla de la industria de los materiales semiconductores. Su resolución se extiende hasta el final de la escala atómica, lo que permite examinar átomos individuales. Por desgracia, los STM son lentos en hacer mediciones tan delicadas. Ahora IBM ha puesto a punto una nueva técnica STMde pulsos que lleva a la capacidad de medir el tiempo a la par con la precisión nanométrica como medidas de distancia.
La técnica de IBM trabaja en una manera similar a como trabaja una láser pulsado. En primer lugar una señal de la bomba se introduce en el material de la punta del STM para poner spin electrónico del átomo en un estado conocido, después de un período de espera una sonda de señal más pequeña es utilizada para hacer una medición. Repitiendo el proceso, cada vez que se amplía el tiempo entre los pulsos por unos pocos nanosegundos, el proceso es capaz de medir con exactitud el tiempo de relajación del spin electrónico o el tiempo que un bit de información es retenido por un solo átomo de hierro.
Hoy en día los «chips» de memoria DRAM deben actualizar (refrescar) sus bits cada 50 milisegundos o menos, pero utilizando la nueva técnica STM de pulsos, IBM ha observado que los átomos individuales de hierro podrían ser refrescados cada 250 nanosegundos aproximadamente, alrededor de 200000 veces más rápido.
«Ahora sabemos la respuesta a la pregunta:» ¿Qué pasa cuando tratas de almacenar información en un solo átomo de hierro? Y esperamos que en el futuro a largo plazo podemos hacer un progreso similar en respuesta a las preguntas acerca de la eficiencia de células solares y los ordenadores cuánticos «, dijo Heinrich.
La técnica STM de pulsos se podría adaptar a la medición de la eficiencia de células solares individuales mediante el uso de un pulso de luz como la bomba para estimular las células solares y entonces realizando la exploración con la punta del STM. Heinrich también espera poder revelar el funcionamiento interno de las puertas lógicas de un ordenador cuántico, utilizando la técnica de STM de pulsos.
«Si podemos poner bits cuánticos en superficies tal que tienen que interactuar unos con otros, entonces, básicamente, vamos a mostrar una nueva forma de computación cuántica realizada realmente en la escala atómica. Ésa es mi visión del futuro de la mecánica cuántica», dijo Heinrich .
Fuente: EETimes
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