Silicon Quantum Electronics 2016, Delft

El “Silicon Quantum Electronics Workshop” (SQE), 13-14 de Junio de 2016, Delft, reunió a unas 200 personas de todo el mundo para debatir sobre los últimos avances en tecnologías cuánticas basadas en Silicio. El SQE se celebra anualmente desde el año 2008 de forma rotatoria en EEUU, Europa y el Pacífico.

Asimismo, el 15 de Junio tuvo lugar, por primera vez, un workshop satélite “Quantum CMOS Integration Technology” focalizado en la integración de la electrónica cuántica con la tecnología de transistores existente CMOS (complementary metal-oxide semiconductor).

Gordon E. Moore, cofundador de Intel, estimó en 1965 que cada dos años se duplicaría el número de transistores en un circuito integrado. Ésta es la conocida Ley de Moore. Cuando, a finales de la década de 1990 la comunidad científica comenzó a pronosticar el fin de la ley de Moore y, con ello, el fin de la “dictadura” del silicio en la tecnología de la información, Bruce Kane, entonces en la Universidad de Nueva Gales del Sur (Sydney), le dio la vuelta al razonamiento. Kane propuso en 1998 que continuar con la miniaturización de los transistores de Silicio nos llevaría a poder definir qubits en la misma plataforma tecnológica que se utiliza para hacer los actuales transistores. La idea de Kane era utilizar dopantes (átomos sustituidos en Si que actúan como potenciales de Coulomb que ligan un electrón o un hueco) como qubits. En paralelo, Loss y DiVincenzo propusieron utilizar puntos cuánticos como qubits (originalmente con GaAs en vez de Silicio).

La comunidad científica reunida del 13 al 15 de Junio en Delft trabaja para hacer realidad esta propuesta. En palabras de James Clarke, Director del departamento de hardware cuántico de Intel, “la ley de Moore debe continuar para poder construir un ordenador cuántico”. Intel participó en los dos workshops describiendo la investigación que están realizando en colaboración con TUDelft con el objetivo de convertir cada transistor de Silicio en un qubit. Esfuerzos paralelos se están realizando en CEA-Leti (Grenoble) donde recientemente se ha demostrado la operación y manipulación de un punto cuántico y el acoplamiento entre dos puntos cuánticos en transistores fabricados en la plataforma industrial de CMOS.

Las charlas de estas reuniones cubrieron todos los aspectos involucrados en el desarrollo de un computador cuántico basado en Si: desde aspectos fundamentales sobre control de qubits, acoplamiento entre estados cuánticos y coherencia, hasta detalles de fabricación e integración con la tecnología actual, pasando por diferentes propuestas de arquitecturas que podrían hacer posible operar sobre muchos qubits a la vez. La base de cualquier implementación física de un computador cuántico requiere la demostración de operaciones de un qubit y de pares de qubits. Ambas se han llegado a demostrar tanto en propuestas basadas en dopantes como en puntos cuánticos a un nivel de investigación básica. A este nivel se sigue aún investigando para encontrar la forma más óptima y robusta de realizar las operaciones y la mejor arquitectura para los qubits que permita, por ejemplo, mayores tiempos de coherencia y mejor acoplamiento entre qubits.

La contribución del GEFES a estos workshops vino de la mano de José Carlos Abadillo-Uriel, que expuso cómo modificar con un campo eléctrico uniforme el transporte entre los estados de valle de dos puntos cuánticos en presencia de desorden; Fernando González-Zalba dio un repaso a sus últimos avances en el control de puntos cuánticos en transistores CMOS; y María José Calderón explicó el éxito de teoría de masa efectiva para describir las funciones de onda de un electrón ligado a un donor en silicio observadas con un STM (microscopio de efecto túnel).

El año que viene la historia continúa, los días 19 y 20 de Agosto, en EEUU.