De theoriegroep onder leiding van Gonzalo Muga van de afdeling Fysische Chemie van de UPV/EHU werkt samen met de experimentele groep van het National Institute of Standards and Technology in Boulder, Verenigde Staten, onder leiding van David Wineland, de Nobelprijswinnaar Natuurkunde 2012, om een ​​twee-ion te ontwerpen, robuust, ultrasnelle kwantumlogica-poort die in minder dan een microseconde kan functioneren. Deze studie werd in februari gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling A .

Dit theoretisch onderzoek onderzoekt wat er kan worden bereikt buiten de huidige technologische beperkingen om experimentele vooruitgang verder te motiveren. Samen met qubits (de kwantumversie van de 0/1 bit), logische poorten zijn de basiscomponenten van een kwantumcomputer. Ze moeten snel zijn, niet alleen om de berekeningen te versnellen, maar ook om schadelijke interacties met omgevingslawaai te minimaliseren.

In 1980, Richard Feynman stelde een 'kwantumcomputer' voor die beter zou presteren dan gewone computers door gebruik te maken van kwantumeigenschappen, zoals de mogelijkheid om meerdere paden parallel te berekenen. Ruim 30 jaar later, het is nog steeds moeilijk om technologisch te realiseren, omdat het bruikbare kwantumgedrag van atomen gemakkelijk wordt vernietigd door ruis en ongewenste interacties. Toch hebben onderzoekers vooruitgang geboekt met nieuwe architecturen om fysieke systemen te besturen zodat ze zich gedragen zoals verwacht.

Een van de meest geavanceerde architecturen maakt gebruik van ingesloten ionen, die met grote precisie kan worden geïsoleerd en behandeld met behulp van lasers en elektroden om qubits en kwantumpoorten te produceren. Poorten met twee qubits, zoals degene die in het onderzoek is onderzocht, kan nuttig zijn voor andere toepassingen van kwantumtechnologie, zoals beveiligde communicatie. Dit maakt ze bijzonder waardevolle poorten, maar het ontwerpen en vervaardigen ervan is een uitdaging. Hoge nauwkeurigheid en snelheid zijn cruciaal om willekeurige berekeningen op een fouttolerante manier uit te voeren.

Volgens Gonzalo Muga, dit werk "is een nieuwe stap voorwaarts tussen de vele die nog moeten worden genomen" in de richting van het bereiken van een kwantumcomputer, "in staat om berekeningen te maken die niet kunnen worden aangepakt door een traditionele computer."