En un avance importante en la computación futura, los investigadores del Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos han desarrollado un método para manipular a Magnons (vibraciones colectivas de giros magnéticos atómicos) en tiempo real.
Esta innovación podría acelerar el desarrollo de sistemas de comunicación cuántica y revolucionar cómo se procesa y transmite la información en los chips.
Los magnones representan excitaciones similares a las de onda producidas a medida que las atómicas dentro de un material magnético se mueven colectivamente en alineación.
Sus propiedades únicas los convierten en candidatos ideales para manipular datos a nivel cuántico, ofreciendo una alternativa prometedora a las señales electrónicas tradicionales.
El giro magnético satisface el potencial cuántico
Los magnéticos admiten innumerables tecnologías modernas, desde discos duros hasta motores eléctricos. Hoy, esa posibilidad se extiende al reino de la computación cuántica.
El equipo de investigación liderado por Argonne exploró formas de aprovechar y controlar a Magnons dentro de las plataformas basadas en chips, allanando el camino para sistemas de procesamiento cuántico escalables y eficientes.
En el núcleo de los experimentos había dos pequeñas esferas hechas de granate de hierro de itrio (YIG). Este era un material conocido por su baja pérdida de energía magnética.
Estos se conectaron utilizando resonadores superconductores para crear una plataforma para transmitir señales magnéticas entre puntos distantes.
Al transmitir pulsos de energía a través del resonador, el equipo activó una vibración sincronizada entre las dos esferas.
Esta transferencia de energía «coherente» imita el comportamiento de los qubits o qubits utilizados en las computadoras cuánticas.
Patrones de interferencia desbloquear comunicaciones complejas
Un hallazgo clave en el estudio fue la capacidad de los magnones para intervenir de manera constructiva o destructiva, dependiendo del momento del pulso de energía.
La interferencia de Magnon permite técnicas avanzadas de procesamiento de señales, similares a cómo las ondas de agua superpuestas se amplifican o se cancelan entre sí.
Cuando se introdujeron múltiples pulsos, los resultados fueron tapiz rico con patrones de interferencia similares a la difracción óptica. Estos patrones complejos, que incluyen filtrado, amplificación, enrutamiento de datos direccionales, ilustran las posibilidades de operaciones sofisticadas en el microchip.
Este control preciso sobre la operación de un Magnon es importante para crear dispositivos magnónicos «en chip». Estos dispositivos pueden realizar tareas como la supresión de ruido cuántico y la conversión de señal divertida de las microondas. Esta es una característica esencial de un sistema cuántico totalmente integrado.
Bloques de construcción del futuro cuántico
La configuración del investigador demostró lo que describieron como «interferencia casi completa». Este es un hito en la búsqueda de la computación magnética funcional.
Tal precisión es la base para la manipulación de datos en tiempo real utilizando la excitación magnética, agregando una potente capa a la arquitectura de computación cuántica.
El uso de magnones puede complementar los sistemas QBIT tradicionales mediante la introducción de características únicas en materiales magnéticos, como la separación de señal direccional e interconversión eficiente entre los diferentes tipos de señales.
Este enfoque híbrido puede aumentar tanto el rendimiento como la flexibilidad de las futuras computadoras cuánticas.
Desde chips hasta sistemas cuánticos: ¿Qué vendrá después?
Este hallazgo se basa en estudios previos en 2019 y 2022, investigando aún más la interacción entre la superconductividad y la magnetización. Mejore las posibilidades de materiales magnéticos reducidos como YIG en entornos informáticos reales.
Los dispositivos magnónicos fabricados en el Centro de Materiales a nanoescala de Argonne ilustran la física elegante y las mezclas prácticas de ingeniería. Se espera que los hallazgos promuevan una mayor innovación en la ciencia de la información cuántica.
A medida que los científicos continúan explorando las propiedades fundamentales de Magnons, su papel en la tecnología de la información de próxima generación se vuelve cada vez más clara.
Con un apoyo continuo, esta investigación podría ayudar a dar forma al futuro de la informática donde el magnetismo se encuentra con la mecánica cuántica en los chips.
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