© Sylvain Bertaina Los espines de los electrones o sus vacantes (agujeros) son candidatos prometedores para codificar información cuántica porque pueden aislarse en cajas cuánticas de silicio, gracias a una tecnología (La palabra tecnología tiene dos significados de facto: ) compatible con los procesos industriales de microelectrónica (La microelectrónica es una especialidad en el campo de la electrónica).
A diferencia de los giros de electrones, los giros de huecos pueden ser manipulados por un campo eléctrico. De hecho, presentan una fuerte «interacción (una interacción es un intercambio de información, afecto o energía entre dos agentes dentro de …) giro-órbita», por lo tanto, el desplazamiento (en geometría, un desplazamiento es una similitud que preserva distancias y ángulos. ..) de un hueco inducido (La armadura es un órgano generalmente electromagnético utilizado en ingeniería eléctrica cargado con…) por un campo eléctrico acoplado al estado del espín vía «l ‘interacción espín-órbita’. Por primera vez, los investigadores del Irig han conseguido utilizar este efecto para acoplar, de forma coherente, un agujero de espín en el silicio (El silicio es un elemento químico de la familia de los cristalógenos, de símbolo Si… ) a un fotón (En física de partículas, el fotón es la partícula elemental mediadora de la interacción…) microondas (Las microondas son ondas electromagnéticas de longitud de onda intermedia…).
Oscilaciones y resonancia de espín del agujero en la misma frecuencia
¿Cómo procedieron? “En el canal de un transistor de silicio fabricado en CEA-Leti, atrapamos un hueco entre dos compuertas a muy baja temperatura (T=10 mK), luego conectamos el extremo de un resonador de microondas superconductor a una de las dos rejillas. Cuando un fotón (en la física de partículas, el fotón (a menudo simbolizado por la letra γ – gamma)…) queda atrapado en el resonador, inducirá fluctuaciones de campo eléctrico entregadas directamente a la puerta del transistor, lo que hará que el orificio en el canal del transistor oscile . La magia ocurre cuando la frecuencia de estas oscilaciones es exactamente igual a la frecuencia de resonancia del giro del agujero», explica Cécile Xinquing Yu, estudiante de tesis (A thesis (del nombre griego tesis, que se traduce como «acción de posar» ) es…) en Irig.
Acoplamiento coherente de un fotón de microondas y un qubit de espín de agujeros en silicio: esto es lo que los investigadores de Irig han logrado hacer. Este resultado abre el camino al entrelazamiento remoto de dos espines utilizando un fotón de microondas como mediador de la interacción cuántica. Esto podría ser ventajoso para la realización de procesadores cuánticos basados en qubits de espín de silicio. De hecho, en esta configuración, el fotón se absorbe para pasar (el género Passer fue creado por el zoólogo francés Mathurin Jacques…) el espín del estado ↓ al estado ↑ y luego se vuelve a emitir pasando el espín del agujero del ↑ estado al estado ↓ y así sucesivamente. La velocidad (Distinguimos:) de esta «absorción/emisión» está directamente relacionada con la fuerza del acoplamiento entre el espín y el fotón.
Variando la orientación del campo magnético (en física, el campo magnético (o inducción magnética, o densidad de flujo…), los investigadores siguieron esta velocidad de absorción/emisión. Los resultados obtenidos, comparados con un modelo teórico, establecen claramente que el espín y el fotón se enredan gracias a la interacción espín-órbita. ¡Cabe señalar que el acoplamiento más fuerte observado transforma el fotón en una excitación de espín en menos de tres nanosegundos! los transistores y los fotones de microondas pueden comunicarse entre sí muy rápidamente, mucho más rápido que su tiempo de coherencia”, dice el físico Romain Maurand (Un físico es un científico que estudia el campo de la física, es decir el…) del Irig. Por lo tanto, es posible intercambiar un fotón entre varios espines para llevar a cabo un entrelazamiento espín-espín a larga distancia, lo que podría ser ventajoso para la realización de procesadores cuánticos cuánticos basados en qubits de espín de silicio.
Referencias
Yu CX , Zihlmann S , Abadillo-Uriel JC , Michal VP , Rambal N , Niebojewski H , Bedecarrats T , Vinet M , Dumur E , Filippone M , Bertrand B , De Franceschi S , Niquet YM y Maurand R
Fuerte acoplamiento entre un fotón y un agujero de espín en el silicio.
Naturaleza Nanotecnología, 2023.
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