Fig. 1: El experimento de acoplamiento espín-eléctrico. Crédito: DOI: 10.1038/s41567-021-01355-4

Un equipo de investigación internacional, con la participación del Instituto de Ciencias Moleculares (ICMol) de la Universitat de València, ha conseguido el control espín-eléctrico en nanoimanes moleculares. Este hecho ofrece grandes ventajas a la hora de preparar dispositivos cuánticos basados ​​en moléculas magnéticas. El trabajo ha sido publicado en la revista Nature Physics.

Desde hace algún tiempo, la ciencia busca viabilidad en el desarrollo de dispositivos basados ​​en bits cuánticos (qubits), unidades básicas de una computadora cuántica. En los materiales magnéticos, la propiedad cuántica de espín de las partículas elementales como el electrón proporciona un qubit posible. En este contexto, el control eléctrico del espín ofrece importantes ventajas para el desarrollo de la computación cuántica y, en general, las tecnologías cuánticas.

Un equipo de investigación internacional con la participación de ICMol ha dado un paso adelante en este campo al lograr este desafío utilizando nanoimanes moleculares.

"Experimentalmente, colocamos un vidrio formado por estos nanoimanes moleculares entre dos electrodos separados por 2 mm; aplicamos un voltaje de 200 V durante unos microsegundos y, con el campo eléctrico generado, controlamos el estado cuántico de las moléculas, que se abre un camino independiente de comunicación entre ellos”, señala Alejandro Gaita-Ariño, investigador del ICMol. "El hecho de que los circuitos electrónicos estén tan bien desarrollados, incluso a nivel nanotecnológico, nos sirve de modelo para preparar dispositivos cuánticos basados ​​en moléculas magnéticas", añade.

El estudio analiza un nanomaimán molecular en el que una pequeña distorsión estructural establece transiciones entre estados cuánticos, llamados estados de 'reloj atómico', que están protegidos del ruido magnético. Esto minimiza la inconsistencia y, por lo tanto, controla la información en un grado sin precedentes. Los investigadores muestran un control eléctrico coherente del estado de espín cuántico y lo explotan para manipular de forma independiente las dos moléculas magnéticamente idénticas pero de orientación opuesta. “Esto nos permite aprovechar por primera vez el potencial del campo eléctrico como actor clave para el control de qubit”, dice el miembro del equipo José J. Baldoví. "La ventaja de nuestro enfoque es que, al contrario de lo que ocurre con los campos magnéticos, de spin qubits”, dice Eugenio Coronado, investigador del ICMol y también miembro del equipo.

Estos hallazgos allanan el camino para el uso de espines moleculares en tecnologías cuánticas. Además de científicos de la Universidad de Valencia, participan en el estudio investigadores de la Universidad de Oxford. La investigación es parte del proyecto FATMOLS (procesador de giro molecular tolerante a fallos), llevado a cabo por el único consorcio europeo que trabaja en el desarrollo de la computación cuántica basada en el magnetismo molecular y financiado por las subvenciones europeas FET-open Challenging Current Thinking.


Más información: Junjie Liu et al, Control de espín eléctrico coherente cuántico en un nanomaimán molecular en las transiciones de reloj, Nature Physics (2021). DOI: 10.1038/s41567-021-01355-4

Información de la revista: 
Nature Physics 

Fuente: Asociación RUVID