NVision y la Universidad de Ulm presentan un qubit molecular legible por luz

Investigadores de la startup alemana NVision Quantum Technologies y la Universidad de Ulm han diseñado una molécula que puede funcionar como un bit cuántico, o qubit, y ser leída individualmente con luz. Chemistry World la describe como la primera molécula de su tipo en servir como un qubit conectado individualmente mediante luz. El trabajo apareció en Nature el 28 de octubre, y NVision planea ahora integrar estas moléculas en chips fotónicos. El objetivo es demostrar que los qubits moleculares, que durante mucho tiempo han estado por detrás de los iones atrapados, los circuitos superconductores y los átomos neutros, pueden fabricarse en grandes cantidades.chemistryworld.com

Una molécula diseñada para la tarea

La molécula, di([1,1′-biphenyl]-4-yl)carbene, posee cuatro propiedades necesarias para un qubit direccionable individualmente. Bajo luz láser, fluoresce solo en uno de sus tres estados de espín electrónico. Esos estados de espín duran lo suficiente para realizar cálculos. Brilla con la intensidad necesaria para ser leída y su color se mantiene lo suficientemente estable como para permitir el entrelazamiento, informó Chemistry World. Hasta ahora, los científicos solo podían leer qubits moleculares en grupos y promediar sus valores.chemistryworld.com

NVision señaló que evaluó más de 150 moléculas candidatas mediante computadoras y fabricó 40 de ellas en el laboratorio. El equipo colocó un precursor estable dentro de un cristal compuesto por una molécula casi idéntica, lo enfrió a 4.5 Kelvin y utilizó un láser para convertir el precursor en qubits activos. Al aplicar pulsos de microondas, los investigadores extendieron la coherencia, una medida de cuánto tiempo mantiene el qubit su estado cuántico, a 2.2 milisegundos. También descubrieron que las frecuencias de emisión de las moléculas apenas variaron durante más de una hora de excitación repetida.quantumcomputingreport.com+2

La opinión de expertos externos

David Awschalom, de la Universidad de Chicago, la calificó como una "arquitectura de qubit molecular de alta calidad" y "un paso significativo hacia la integración de qubits moleculares con plataformas de comunicación óptica escalables". Danna Freedman, del MIT, calificó la demostración de direccionabilidad de una sola molécula como "un gran paso para el campo".chemistryworld.com

Del cristal al chip

NVision busca utilizar estas moléculas en una arquitectura que denomina circuitos cuánticos integrados fotónicos. En este diseño, los espines electrónicos se conectan a otros qubits a través de la luz, mientras que los espines nucleares actúan como memoria de larga duración. La empresa se ha asociado con HyperLight, fabricante de fotónica de niobato de litio de película delgada, y espera tener sus primeros prototipos de chips integrados en el cuarto trimestre de 2026. Sus objetivos a largo plazo son alcanzar 1,000 qubits físicos y, para 2030, 1,000 qubits lógicos tolerantes a fallos en un chip.optica-opn.org+2

"Una de las mayores preguntas que enfrenta cada modalidad ahora es: ¿puede escalar a cientos de miles de qubits?", dijo Ilai Schwartz, director de tecnología de NVision. "Quedan desafíos de ingeniería reales, pero debido a que construimos sobre procesos de fundición existentes, no necesitamos construir nuevas fábricas para lograrlo".chemistryworld.com