Avance de IBM: Transporte balístico de electrones en nano-cruces de nanohilos InAs

Publicado hoy en la revista revisada por pares Nano Letters, científicos de IBM han guiado exitosamente un electrón a través de un nanohilo semiconductor InAs III-V integrado en silicio, logrando transporte balístico por primera vez. Este hito sienta bases para dispositivos de hilo cuántico de próxima generación que podrían incorporarse en futuros sistemas de computación de alto rendimiento.

El Dr. Johannes Gooth, autor principal y científico de IBM, explica la importancia de este trabajo en una detallada Q&A.

P: El título del artículo es "Ballistic one‑dimensional InAs nanowire cross‑junction interconnects." ¿Qué desafíos presenta este transporte balístico a nanoescala?

JG: Es similar a disparar un misil, pero a escala atómica. Los electrones viajan de un contacto al opuesto sin dispersión, preservando su estado cuántico completo —energía, momento y spin. El desafío es fabricar nanohilos geométricamente precisos y libres de dispersores internos. El proceso de epitaxia selectiva asistida por plantilla (TASE) desarrollado en IBM Zürich proporciona ese nivel de control por primera vez.

P: ¿Cómo se compara esta investigación con otras tecnologías cuánticas?

JG: A diferencia de plataformas ópticas o superconductoras, nuestra técnica es escalable y totalmente compatible con procesos CMOS estándar, haciéndola atractiva para despliegue industrial.

P: ¿Qué papel juega el transporte cuántico en construir una computadora cuántica universal?

JG: Conexiones balísticas expanden dramáticamente el espacio de estados computacional comparado a sistemas conectados clásicamente. Acoplando nuestros nanohilos con superconductores permite computación cuántica topológicamente protegida y tolerante a fallos —ventaja esencial para una computadora cuántica universal.

P: ¿Puede fabricarse con procesos existentes, y cuáles son los próximos pasos?

JG: Sí, nuestros dispositivos se integran perfectamente en flujos de trabajo CMOS existentes. La siguiente fase implica funcionalizar las nano-cruces —añadiendo híbridos superconductoras para trenzado Majorana y puntos cuánticos— para construir circuitos cuánticos totalmente operacionales.

Ballistic one‑dimensional InAs nanowire cross‑junction interconnects, Johannes Gooth, Mattias Borg, Heinz Schmid, Vanessa Schaller, Stephan Wirths, Kirsten E Moselund, Mathieu Luisier, Siegfried Karg, and Heike Riel, Nano Letters, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00400, Fecha de publicación (Web): 23 de marzo, 2017