Un grupo de investigadores ha logrado los primeros pasos preexperimentales para la futura realización de un qubit mecánico al demostrar un nuevo mecanismo, el cual aumenta la inarmonía de un oscilador mecánico en su régimen cuántico. El qubit (bit cuántico), unidad básica de hardware, es el componente básico de los ordenadores cuánticos y el procesamiento de la información cuántica.
El equipo de investigadores fabricó un dispositivo de nanotubos de aproximadamente 1,4 micrómetros de longitud, suspendido con sus extremos enganchados en los bordes de dos electrodos. Posteriormente, definieron un punto cuántico, un sistema electrónico de dos niveles en el nanotubo vibrante, mediante la creación electrostática de uniones de túnel en ambos extremos del nanotubo suspendido.
Luego, al ajustar el voltaje en el electrodo de la puerta de entrada, permitieron el flujo de un solo electrón a la vez en el nanotubo. El movimiento mecánico del nanotubo se acopló al electrón único en un régimen conocido como “efecto túnel de un solo electrón”. Este acoplamiento electromecánico creó la inarmonía buscada en el sistema mecánico.
El siguiente paso fue reducir la temperatura hasta llegar a milikelvins, casi el cero absoluto (la temperatura más baja que permiten las leyes de la física), haciendo entrar al sistema en un régimen de acoplamiento ultrafuerte en el que cada electrón adicional en el nanotubo lograba desplazar la posición de equilibrio del nanotubo lejos de su amplitud del punto cero.
Con una amplitud de solo un factor de 13 sobre el movimiento del punto cero, pudieron notar estas vibraciones no lineales. Los resultados fueron satisfactorios, porque las vibraciones presentes en otros resonadores demostraron ser no lineales en amplitudes aproximadamente 1 millón de veces mayores respecto a su movimiento de punto cero.
Al contrario de lo que se ha observado hasta ahora en otros resonadores mecánicos, el equipo de investigadores encontró un método para aumentar la inarmonía de un oscilador mecánico cerca de su régimen cuántico. En consecuencia, este estudio establece los primeros pasos importantes para el desarrollo futuro de qubits mecánicos o incluso de simuladores cuánticos.
