Inventan un disco de diamante clave para la computación cuántica

Investigadores de la universidad japonesa Saga han conseguido crear un método con el que fabricar discos de diamante de altísima pureza que tienen una sorprendente capacidad de almacenamiento: cada uno de estos discos de cinco centímetros de diámetro pueden contener el equivalente a mil millones de discos Blu-Ray. Un avance que puede ser clave en el desarrollo de memorias para los futuros ordenadores cuánticos.

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El diamante, aparte de ser una de las gemas más codiciadas del mundo, es uno de los materiales que más se está estudiando para aplicaciones en los ordenadores cuánticos. Su peculiar estructura de cristales tiene una serie de defectos que esconden y protegen los estados cuánticos de los electrones de interferencias externas que los alteren. Esos estados cuánticos —que pueden ser uno, cero o ambas cosas a la vez— son los que forman los ‘cúbits’, las unidades básicas de información que permiten a estos ordenadores realizar sus cálculos. Estas computadores, todavía en fase experimental, son capaces de manejar montañas de datos a una velocidad que hará que los actuales ordenadores parezcan relojes calculadora en comparación.

Uno de estos defectos, el centro nitrógeno-vacante, puede ser manipulado mediante laser para que sirva de sistema de almacenamiento de los ‘cúbits’, pero es difícil de encontrar su estructura óptima. Un disco grande de diamante contiene un exceso de nitrógeno que perturba su capacidad de almacenamiento cuántico, pero si se hace demasiado pequeño, el disco no tiene la capacidad suficiente para su aplicación práctica. Los investigadores japoneses han dado con un método que consigue solucionar este problema.

El equipo sostiene que con esta técnica se consigue un almacenamiento de datos equivalente a mil millones de discos Blu-Ray. “Esto equivale a todos los datos móviles que circulan en el mundo en un día, que pueden almacenarse en un solo disco de diamante”, aseguran los investigadores.

Cómo lo han conseguido

El grupo de Saga se ha unido a la compañía japonesa Adamant Namiki Precision Jewel y han conseguido desarrollar discos de diamante de 5 centímetros con una concentración de nitrógeno ínfima (tres partes por mil millones). Esto le otorga una gran pureza y lo hace ideal para el almacenamiento cuántico. Según el equipo, hasta ahora nadie había conseguido un tamaño similar de disco con una pureza tan grande.

“Los diamantes de pureza ultraalta disponibles en el mercado, con una concentración de nitrógeno inferior a tres ppb, sólo tienen un tamaño de cuatro milímetros cuadrados y no pueden utilizarse para fines prácticos”, aseguran los investigadores.

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Para conseguirlo tuvieron que cambiar el método de producción. Habitualmente estos discos se fabrican sobre un material que sirve de sustrato que va en una superficie plana. El problema con esto es que la tensión puede hacer que el diamante se resquebraje y pierda calidad. Los investigadores descubrieron que si la base tiene forma escalonada, la tensión se distribuye horizontalmente por el disco y se evita el agrietamiento. De esta manera no solo pueden fabricar discos de diamante más grandes y de mayor pureza, sino que además el proceso les permite la producción en masa.

El equipo ya está trabajando en ampliar el tamaño de estos discos diamante de alta pureza a 10 centímetros y esperan poder empezar a comercializarlos en algún momento de 2023. Si se confirman esos tiempos y sus características a nivel comercial, tienen tiempo de sobra para formar parte de la explosión de los ordenadores cuánticos. Como ya contábamos en este artículo sobre la carrera por la egemonía de esta tecnología, los expertos apuntan que “todavía quedan algunos años para ver la verdadera computación cuántica”.