EP1286303A1

miércoles, 27 de diciembre de 2023

Terapia con el ZAPPER del Dr. BOB BECK

martes, 20 de junio de 2023

¡Descubrimiento Revolucionario! El Ingeniero Christian Marino Inventó un Equipo de Ondas Escalares con Implicaciones Asombrosas

En junio de 2019, el ingeniero, doctor y científico Christian Marino logró un hito histórico al inventar un revolucionario equipo de ondas escalares. Este dispositivo, que lleva su nombre, ha dejado a la comunidad científica sorprendida y emocionada por sus implicaciones sin precedentes.

El equipo de ondas escalares de Christian Marino se destaca por su característica única: un triple salto de chispa. Marino explicó que este avance tecnológico se basa en las interacciones subatómicas entre electrones y positrones que ocurren durante el salto de chispa. La descarga se produce desde un banco de capacitores de 1 nanofaradio, con una aislación eléctrica de 30,000 voltios, hacia un triple salto de chispa compuesto por tornillos de acero galvanizado de cabeza plana de un cuarto de pulgada por una pulgada.

El banco de condensadores, que recibe alimentación de un flyback emisor de 10,000 voltios, genera un triple chispero de 40,000 voltios gracias a un increíble factor del 400%, producto de la energía generada por las interacciones subatómicas. Estas interacciones dan origen a mesones "B", fotones de rayos gamma y bosones "W" y "Z". Marino ha investigado y descubierto que los mesones "B" están estrechamente relacionados con la gravedad, lo cual plantea posibilidades fascinantes para futuros estudios y aplicaciones.

La descarga del triple salto de chispa se dirige a un selenoide grueso de pocas vueltas a través de un banco de condensadores conectado a cada extremo. Al pasar por los bancos de condensadores, la polaridad de los haces de partículas subatómicas se invierte, lo que permite la generación de antipartículas de mesones "B" en el selenoide grueso. Este selenoide, comparable a un colisionador de partículas, logra compactar las antipartículas de mesones "B" en su centro, ofreciendo un terreno fértil para futuras investigaciones en el campo de la física subatómica.

Pero las aplicaciones del equipo de ondas escalares no terminan ahí. Marino ha descubierto que el selenoide tiene la capacidad de bombear neutrinos de la Tierra y aumentar la potencia de energía subatómica al conectar uno de sus extremos a una toma a tierra. Además, mediante la elevación de un cable conectado al terminal opuesto del selenoide, se logra transmitir los neutrinos capturados a través del aire. La esfera metálica ligeramente barnizada en el extremo del cable actúa como un capacitor de fuerzas subatómicas, recogiendo energía del aire para potenciar aún más la transmisión de energía por esta vía.

Para amplificar la potencia, Christian Marino ha añadido una gran bobina al selenoide. Esta bobina está conectada a lámparas de gas de mercurio, las cuales convierten la energía radiante generada por la bobina en energía de plasma. Marino ha comenzado a aplicar esta energía de plasma a su propio cuerpo con resultados sorprendentes, logrando la curación de enfermedades, incluido el cáncer.

Sin embargo, lo más asombroso de este hallazgo es lo que Marino descubrió en su propio cuerpo. Después de más de tres años de terapia con el equipo de ondas escalares, utilizando lámparas fluorescentes de gas de mercurio que eliminan virus, bacterias, gérmenes, hongos y parásitos, Marino hizo un descubrimiento impactante. Dentro de su cuerpo, encontró una criatura similar a una serpiente mitológica que se alimentaba de su propio ser, acelerando el proceso de envejecimiento y provocando enfermedades. Esta criatura posee características que la hacen prácticamente indestructible, siendo capaz de soportar hasta 150 veces más radiación que un ser humano y temperaturas de hasta 60 grados Celsius.

La criatura no solo ha comunicado información sobre el pasado de la humanidad a Marino, sino que también se ha revelado como los "padres" de la humanidad, según la literatura dejada por Platón. Marino ha descubierto que todas las personas en el mundo albergan esta criatura en su interior, sin percatarse de su existencia. Este hallazgo plantea preguntas fundamentales sobre la relación entre la criatura y el control de las personas y del mundo.

Christian Marino se encuentra actualmente construyendo una cama de luz utilizando tubos fluorescentes ultravioleta alimentados con energía radiante del equipo de ondas escalares. Esta cama de luz permitirá una terapia de cuerpo completo, en la que se espera eliminar completamente a la criatura y, según Marino, transformarse en un metahumano. Sus investigaciones y descubrimientos están revolucionando la comprensión de la naturaleza humana y la forma en que la criatura influye en nuestras vidas.

El equipo de ondas escalares de Christian Marino ha generado un gran impacto en la comunidad científica y en la sociedad en general. Sus investigaciones y avances abren un nuevo horizonte de posibilidades, tanto en la comprensión de la física subatómica como en el mejoramiento de la salud humana. Marino sigue luchando por difundir sus descubrimientos y espera que más personas se unan a la búsqueda de convertirse en metahumanos, liberándose del control de la criatura y alcanzando una vida plena y llena de vitalidad.

¡El futuro de la ciencia y la salud está siendo moldeado por el ingeniero, doctor y científico Christian Marino y su asombroso equipo de ondas escalares!

miércoles, 8 de febrero de 2023

Computadora cuántica

Abstracto

(16) dispuesta sobre un sustrato.

Imágenes ( 10 )

Clasificaciones

G06N10/00

Computación cuántica, es decir, procesamiento de información basado en fenómenos mecánicos cuánticos

EP1286303A1

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Otros idiomas: Alemán; Francés
Inventor: Pablo Caín; Andrés Ferguson; david williams
Asignatario actual: Hitachi Europe Ltd.

2001

A NOSOTROS

2002

2001-08-13

Solicitud presentada por Hitachi Europe Ltd

2001-08-13

Prioridad a EP01306870A

2001-12-11

Prioridad a US10/011,732

2002-05-21

Prioridad a JP2002145944A

2003-02-26

Publicación de EP1286303A1

Estado

Retirado

Información: Citas de patentes (6); Citas no relacionadas con patentes (4); Citado por (27); Eventos legales; Documentos similares; Solicitudes prioritarias y relacionadas
enlaces externos: Espacenet; GPI de EPO; Registro EP; Dossier Global; Conversar

Descripción

[0001]
La presente invención se refiere a un ordenador cuántico.
[0002]
La computación cuántica implica la manipulación de datos en forma de bits cuánticos o "qubits". Mientras que en la computación clásica se usa un bit de información para representar solo uno de los dos estados lógicos posibles, a saber, "1" o "0", en la computación cuántica, un qubit puede representar ambos estados lógicos simultáneamente como una superposición de estados cuánticos. Esta propiedad da lugar a un poderoso paralelismo computacional. Se han desarrollado algoritmos que explotan este paralelismo, por ejemplo, para factorizar de manera eficiente números enteros grandes. Una descripción general de la computación cuántica se encuentra en "Quantum Computation" de David Deutsh y Artur Ekert en Physics World, pp. 47-52, marzo de 1998 y en "Quantum Computation: An Introduction" de Adriano Barenco, pp. 143-183 de "Introduction a la Computación e Información Cuántica" edición Hoi-Kwong Lo, Tim Spiller y Sandu Popescu (World Scientific Publishing, 1998).
[0003]
En una computadora clásica, un bit de información generalmente se representa mediante un nivel de voltaje. Por lo tanto, "0" puede estar representado por un nivel de voltaje relativamente bajo, digamos 0 voltios, y "1" puede estar caracterizado por un nivel de voltaje relativamente alto, digamos 5 voltios.
[0004]
En una computadora cuántica, un qubit se puede representar de varias maneras, por ejemplo, utilizando los estados de polarización izquierda y derecha de un fotón, los estados de giro hacia arriba y hacia abajo de un electrón y los estados excitados y de tierra del punto cuántico. El qubit se define por una base que consta de dos estados, que se denotan |0〉 y |1〉. Por lo tanto, el estado del qubit se puede representar como: |ψ〉 = a|0〉 + b|1〉 donde a y b son coeficientes de números complejos. El qubit almacena información como una combinación de 0 y 1 usando diferentes valores de a y b. Sin embargo, una medición del qubit hará que se proyecte en el estado |0〉 o |1〉 y devolverá el resultado 0 o 1 en consecuencia. Las probabilidades de devolver estos valores son |a| ² y |b| ² respectivamente. De esta forma, el sistema compuesto por un qubit puede almacenar dos valores binarios, 0 y 1, al mismo tiempo, aunque la recuperación de cualquier información almacenada está restringida.
[0005]
Un sistema compuesto por dos qubits puede almacenar hasta cuatro valores binarios simultáneamente como resultado de la superposición. Por lo tanto, un sistema que comprende un par de qubits, etiquetados A y B, se define por una base de cuatro estados que se pueden escribir como |0〉_A |0〉_B , |0〉_A |1〉_B , |1〉_A |0〉_B y |1〉_A |1〉_B . De la misma manera que un solo qubit puede almacenar información como superposición de |0〉 y |1〉, un par de qubits puede almacenar información como superposición de estados base |0〉_A |0〉_B , |0〉_A |1〉_B , |1〉_A |0〉_B y |1〉_A |1〉_B . Por ejemplo, los dos qubits pueden prepararse de tal manera que: |ψ〉_AB = 2 ^-½ (0〉_A 0〉_segundo +0〉_A 1〉_Si +1〉_Un 0〉_segundo +1〉_Un 1〉_B )
[0006]
Así, se codifican simultáneamente cuatro valores binarios 00, 01, 10 y 11. En este caso, los dos qubits existen independientemente uno del otro, de modo que el resultado de una medición del qubit A es independiente del resultado de una medición del qubit B.
[0007]
Sin embargo, si los dos qubits están entrelazados, las dos medidas se correlacionarán. El entrelazamiento permite que los qubits se preparen de tal manera que: |ψ〉_AB = 2 ^-½ (0〉_A 0〉_segundo +1〉_Un 1〉_B )
[0008]
Así, los valores binarios 00 y 11 se codifican simultáneamente. Sin embargo, si se mide el qubit A y se devuelve un resultado 0, entonces el resultado de una medición posterior del qubit B también será, con certeza, 0.
[0009]
Un sistema compuesto por tres qubits se define sobre la base de ocho estados que pueden almacenar ocho números binarios, 000, 001,..., 111 simultáneamente.
[0010]
En general, un sistema de m qubits tiene una base de 2 ^m estados y puede usarse para representar números de 0 a 2 ^m -1. Por lo tanto, una computadora cuántica tiene una clara ventaja sobre su contraparte clásica en que puede almacenar 2 ^m números simultáneamente, mientras que una computadora clásica con un registro de entrada de m bits solo puede almacenar uno de estos números a la vez.
[0011]
Es la capacidad de almacenar muchos números simultáneamente usando la superposición de estados cuánticos lo que hace posible el procesamiento paralelo cuántico. Usando un solo paso computacional, es posible realizar la misma operación matemática en 2 ^millones de números diferentes al mismo tiempo y producir una superposición de estados de salida correspondientes. Para lograr el mismo resultado en una computadora clásica, el paso computacional necesitaría repetirse ^2m veces o requerir ^{2m procesadores} diferentes.
[0012]
A pesar del poder del procesamiento paralelo cuántico, existe el inconveniente de que solo se puede medir un estado. Sin embargo, algunos procesos, como la clasificación o la búsqueda en una base de datos, pueden requerir solo una solución de valor único. Por lo tanto, un sistema en el que se ha realizado una operación matemática en una pluralidad de números simultáneamente puede beneficiarse del paralelismo siempre que el valor deseado sea el resultado más probable cuando se mide el sistema. Un ejemplo de un algoritmo cuántico que opera de esta manera se describe en "A Fast Quantum Mechanical Algorithm for Database Search" de Lov Grover, pp. 212 - 219, Proceedings of the ^28th Annual ACM Symposium on the Theory of Computing (Philadelphia, mayo de 1996).
[0013]
Idealmente, los qubits en la computadora cuántica deberían ser idénticos, al mismo tiempo que se pueden ajustar individualmente en energía. Se han propuesto varios sistemas que cumplen los requisitos de tener qubits idénticos que sean controlables individualmente. Por ejemplo, se han implementado computadoras cuánticas experimentales utilizando haces atómicos, iones atrapados y resonancia magnética nuclear masiva. Ejemplos de estos sistemas se describen en "Computadoras cuánticas, corrección de errores y redes: enfoques ópticos cuánticos" de Thomas Pellizari, págs. 270-310 y "Computación cuántica con resonancia magnética nuclear" de Isaac Chuang págs. 311-339 de "Introducción a la Computación e Información Cuántica" ibíd.Sin embargo, estos sistemas son difíciles de fabricar y tienen la desventaja adicional de que su arquitectura no se puede ampliar fácilmente para acomodar una gran cantidad de qubits, es decir, más de 10 qubits.
[0014]
Las computadoras cuánticas también pueden implementarse utilizando sistemas de estado sólido que emplean nanoestructuras semiconductoras y/o uniones de Josephson. Uno de estos dispositivos se describe en "Control coherente de estados cuánticos macroscópicos en una caja de un solo par de Cooper" por Y. Nakamura, Yu. A. Pashkin y JS Tsai, Nature, volumen 398, pág. 786 (1999). Otro dispositivo se describe en nuestra solicitud EP 01304745.1. La ventaja de tales sistemas de estado sólido es que se adaptan mejor a la escala y, por lo tanto, proporcionan computadoras cuánticas de utilidad práctica. Sin embargo, en los sistemas basados en semiconductores, los qubits se fabrican individualmente mediante métodos litográficos. Como resultado, los qubits son ligeramente diferentes entre sí, aunque se pretende que sean idénticos.
[0015]
La presente invención busca proporcionar una computadora cuántica mejorada. La presente invención también busca proporcionar una computadora cuántica en la que los qubits sean sustancialmente idénticos entre sí y fáciles de fabricar.
[0016]
De acuerdo con la presente invención, se proporciona una computadora cuántica que tiene al menos un qubit que comprende un sistema que exhibe estados propios primero y segundo, siendo dicho sistema uno de una pluralidad de sistemas y medios sustancialmente idénticos para anclar dicho sistema de manera móvil a una posición predeterminada.
[0017]
El sistema puede ocurrir naturalmente y puede comprender una molécula. La molécula puede ser piramidal, como amoníaco o cianamida.
[0018]
Los medios para anclar el sistema a la posición predeterminada pueden comprender medios para enjaular el sistema, como una molécula endoédrica. La molécula endoédrica puede ser una molécula de buckminsterfullereno, tal como una molécula _C60 .
[0019]
El ordenador cuántico puede comprender un sustrato para anclar el sistema al mismo. El sustrato puede incluir una región aislante, como dióxido de silicio o nitruro de silicio. El sustrato puede incluir además una región conductora que comprenda un semiconductor, tal como silicio, y puede estar dopado con una impureza. La impureza se puede dopar a una concentración de al menos 1 x 10 ¹⁸ cm ⁻³ . El sustrato puede estar modelado.
[0020]
El ordenador cuántico puede incluir medios para detectar un estado de dicho sistema, como un electrómetro. El sustrato puede estar modelado para definir medios para detectar un estado de dicho sistema.
[0021]
El sistema puede comprender medios para definir estados deslocalizados primero y segundo, que pueden tener asociados momentos dipolares primero y segundo, respectivamente. Los momentos dipolares primero y segundo pueden ser momentos dipolares eléctricos. Los estados deslocalizados primero y segundo pueden superponerse para producir dichos estados propios primero y segundo. Los estados propios primero y segundo pueden estar divididos por una brecha de energía, que puede ser del orden de 10 µeV o mayor.
[0022]
El ordenador cuántico puede comprender además un medio de disposición de dicho medio de anclaje de dicho sistema a dicha posición predeterminada, que puede ser tubular, por ejemplo un nanotubo molecular y en particular de carbono.
[0023]
La computadora cuántica puede comprender otro qubit que comprende otro sistema sustancialmente idéntico a dicho sistema y otros medios para anclar de forma móvil dicho otro sistema a otra posición predeterminada. El otro medio para anclar de forma móvil dicho otro sistema a dicha otra posición predeterminada puede ser diferente de dicho medio para anclar de forma móvil dicho sistema a dicha posición predeterminada.
[0024]
La computadora cuántica puede comprender un qubit diferente que comprende un sistema diferente que exhibe estados propios tercero y cuarto, siendo dicho sistema diferente uno de una pluralidad de sistemas y medios sustancialmente idénticos para anclar de manera móvil dicho sistema diferente a una posición predeterminada.
[0025]
De acuerdo con la presente invención, también se proporciona un método para hacer funcionar el ordenador cuántico que comprende aplicar un primer campo eléctrico estático para hacer que dichos estados propios primero y segundo se resuelvan en estados localizados primero y segundo. El método puede comprender además medir dicho sistema.
[0026]
De acuerdo con la presente invención, también se proporciona un método para operar la computadora cuántica que comprende aplicar un campo eléctrico dependiente del tiempo para hacer que dicho sistema sufra una oscilación Rabi.
[0027]
De acuerdo con la presente invención, también se proporciona un método para operar la computadora cuántica que comprende aplicar un segundo campo eléctrico estático para alterar una brecha de energía entre dichos estados propios primero y segundo.
[0028]
De acuerdo con la presente invención, también se proporciona un método para fabricar una computadora cuántica que tiene al menos un qubit, comprendiendo el método proporcionar un sistema que exhibe estados propios primero y segundo, siendo dicho sistema uno de una pluralidad de sistemas sustancialmente idénticos y proporcionando medios para anclar de forma móvil dicho sistema a una posición predeterminada.
[0029]
El método puede comprender además mover dicho sistema a una posición específica.
[0030]
Ahora se describirán realizaciones de la presente invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista en planta de un ordenador cuántico según la presente invención;
la Figura 2 es una vista en sección transversal de la computadora cuántica que se muestra en la Figura 1;
la Figura 3 muestra una molécula de NH ₃ y una molécula de C ₆₀ ;
Las Figuras 4a y 4b muestran dos estados de una molécula de NH _{3 ;}
la figura 5 es un gráfico de la energía potencial frente al desplazamiento de un átomo de nitrógeno en una molécula _{de NH3;}
la Figura 6a es una vista esquemática de la energía de los dos estados mostrados en las Figuras 4a y 4b si los estados están localizados;
la Figura 6b es una vista esquemática de la energía de los dos estados mostrados en las Figuras 4a y 4b si los estados están deslocalizados;
la Figura 7a muestra una molécula de NH _{3 con un gran campo eléctrico aplicado que provoca la localización;}
la figura 7b es un gráfico de energía potencial frente al desplazamiento de un átomo de nitrógeno en una molécula de NH _{3 con un gran campo eléctrico aplicado que provoca la localización;}
la figura 8 muestra una molécula de NH ₃ con un campo eléctrico dependiente del tiempo que provoca oscilaciones de Rabi;
la Figura 9a muestra una molécula de NH ₃ con un campo eléctrico aplicado que altera la brecha de energía entre los estados propios |0〉 y |1〉 de la molécula de NH _{3 ;}
la figura 9b es un diagrama de la diferencia de energía entre los estados propios |0〉 y |1〉 de la molécula de NH ₃ en un campo eléctrico aplicado;
la Figura 10 es una vista esquemática de la computadora cuántica mostrada en la Figura 1, junto con un circuito para operar la computadora cuántica;
la figura 11a es una vista esquemática de las energías de los estados propios |0〉 y |1〉 del primer y segundo qubits del ordenador cuántico que se muestra en la figura 1 si están aislados entre sí;
la Figura 11b es una vista esquemática de las energías de los estados propios |0〉 y |1〉 del primer y segundo qubits que interactúan de la computadora cuántica que se muestra en la Figura 1;
la figura 12 es un gráfico de la división del nivel de energía de un estado propio en función de la distancia entre dos qubits;
la Figura 13 muestra un primer aparato para producir moléculas de C ₆₀ cada una de las cuales tiene una molécula respectiva de NH ₃ enjaulada en su interior;
la Figura 14 muestra un segundo aparato para producir moléculas de C ₆₀ cada una de las cuales tiene una molécula respectiva de NH ₃ enjaulada en su interior;
las figuras 15a a 15g muestran un método de fabricación del ordenador cuántico mostrado en la figura 1;
la figura 16 es una vista en planta de otro ordenador cuántico según la presente invención;
la figura 17 es una vista ampliada de una cadena de células de tipo alternativo;
la Figura 18a muestra una celda de un primer tipo;
la Figura 18b muestra una celda de un segundo tipo;
Las Figuras 19a y 19b muestran brechas de energía entre estados propios para el primer y segundo tipo de celda y
La Figura 20 muestra momentos dipolares eléctricos para una celda de un primer tipo y celdas vecinas de un segundo tipo.

Computadora cuántica 1

[0031]
Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, una computadora cuántica 1 comprende un primer y segundo qubits 2, 3 dispuestos entre el primer y el segundo detector 4, 5 y una puerta de control 6.
[0032]
Los detectores 4, 5 son electrómetros de un solo electrón que emplean el bloqueo de Coulomb para controlar el flujo de corriente en función de la carga inducida. Cada electrómetro 4, 5 comprende una región 7 dispuesta entre un par de electrodos 8, 9 y aislada de ellos por las correspondientes regiones grabadas 10, 11. La región aislada 7 tiene un diámetro de aproximadamente 20 nm y está separada de cada electrodo 8, 9 por unos 10 nm. Los electrómetros 4, 5 tienen doble propósito ya que, además de ser detectores, también pueden servir como puertas de control adicionales.
[0033]
Los electrómetros 4, 5 y la puerta de control 6 están formados sobre un sustrato aislante 12 en una capa semiconductora dopada 13 provista de una capa superior protectora 14. El sustrato aislante 12 comprende dióxido de silicio (SiO2 ₎ . La capa semiconductora dopada 13 comprende silicio policristalino (poli-Si) dopado con fósforo (P) en una concentración n = 1 x ¹⁰²⁰ cm - ³ . La capa semiconductora 13 tiene un espesor de 10 nm. La capa de cobertura 14 comprende silicio policristalino intrínseco y tiene un espesor de 20 nm. Las regiones grabadas 9, 10 comprenden una capa semiconductora dopada adelgazada de manera que se forma una barrera de túnel entre la región aislada 7 y cada electrodo 8, 9 con una resistencia, R, mayor que la resistencia cuántica R _K ≈ 26 kΩ.
[0034]
Los electrómetros 4, 5 están separados por unos 100 nm como indica la flecha L ₁ . Los qubits primero y segundo 2, 3 están separados entre sí por aproximadamente 10 nm, como lo indica una flecha L ₂ . La puerta de control 6 está dispuesta a unos 50 nm de los qubits 2, 3, como lo indica una flecha W.
[0035]
Haciendo referencia a la figura 3, cada qubit 2, 3 comprende un sistema 15 que exhibe estados propios primero y segundo |0〉, |1〉 y medios 16 para anclar de forma móvil dicho sistema a una posición predeterminada. El sistema 15 comprende una molécula de amoníaco (NH ₃ ) que está enjaulada dentro del medio de anclaje 16 que comprende una molécula de C ₆₀ .
[0036]
La molécula de amoníaco 15 se ancla a una posición en el sustrato 12 entre los electrómetros 4, 5, colocados utilizando un microscopio de sonda de barrido.
[0037]
La molécula de amoníaco 15 es igual que cualquier otra molécula de amoníaco. Por lo tanto, cada qubit 2, 3 tiene sustancialmente los mismos estados propios, a diferencia de los qubits creados artificialmente, como los puntos cuánticos que se forman grabando un semiconductor. Además, se puede fabricar fácilmente un ordenador cuántico según la presente invención, como se describirá con más detalle a continuación.

Molécula de amoníaco

[0038]
La molécula de amoníaco 15 es un sistema de dos estados y, por lo tanto, es adecuada para la computación cuántica.
[0039]
Haciendo referencia a las Figuras 4a y 4b, la molécula de amoníaco 15 comprende un átomo de nitrógeno 17 y tres átomos de hidrógeno 18 ₁ , 18 ₂ , 18 ₃ dispuestos en una estructura piramidal. La molécula de amoníaco 15 tiene dos disposiciones geométricas equivalentes, independientemente de si la molécula 15 gira, se mueve o vibra. El átomo de nitrógeno 17 puede ubicarse por encima del plano de los átomos de hidrógeno 18 ₁ , 18 ₂ , 18 ₃ , como se muestra en la Figura 4a, o por debajo del plano de los átomos de hidrógeno 18 ₁ , 18 ₂ , 18 ₃ , como se muestra en la Figura 4b. Así, la molécula de amoníaco 15 tiene dos estados, a saber:
|átomo de nitrógeno 17 situado por encima del plano de los átomos de hidrógeno 18〉
|átomo de nitrógeno 17 ubicado debajo del plano de los átomos de hidrógeno 18〉

que en adelante se denominarán |u〉 y |d〉 por conveniencia. El átomo de nitrógeno 17 puede pasar a través del plano que contiene los átomos de hidrógeno 18

₁

, 18

₂

, 18

₃

al otro lado y cambiar así entre los estados |u〉 y |d〉.

[0040]
La molécula de amoníaco 15 tiene un momento dipolar eléctrico, µ, que surge de la distribución desigual de electrones dentro de los enlaces covalentes NH. Un vector dipolar eléctrico 19 apunta lejos del centro de masa 20 de la molécula 15, hacia el átomo de nitrógeno 17. Por lo tanto, la dirección en la que apunta el vector de momento dipolar 19 difiere para los estados |u〉 y |d〉. Como se describirá más adelante, esta propiedad se puede usar para medir un estado |ψ〉 de la molécula de amoníaco 15.
[0041]
Como se indicó anteriormente, el átomo de nitrógeno 17 puede pasar a través del plano que contiene los átomos de hidrógeno 18 ₁ , 18 ₂ , 18 ₃ al otro lado, cambiando así entre los estados |u〉 y |d〉. Sin embargo, el átomo de nitrógeno 17 no es completamente libre para hacer esto.
[0042]
Con referencia a la Figura 5, los estados |u〉 y |d〉, representados por el primer y segundo pozos potenciales 21, 22, están separados entre sí por una barrera de túnel 23, que a veces se denomina barrera de inversión, que tiene una barrera altura,  _barrera = 250 meV. Así, para pasar de un estado a otro, el átomo de nitrógeno 17 hace un túnel a través de la barrera 23.
[0043]
Haciendo referencia a la Figura 6a, si los estados |u〉 y |d〉 estuvieran separados entre sí, es decir, localizados en sus respectivos pozos de potencial 21, 22, entonces tendrían energías iguales porque los estados son estructuralmente equivalentes.
[0044]
Sin embargo, el átomo de nitrógeno 17 no está localizado. Por lo tanto, los estados |u〉 y |d〉 no son estados propios del sistema de moléculas de amoníaco 15. La razón de esto es que el tiempo de túnel, t _túnel , que tarda el átomo de nitrógeno 17 en atravesar la barrera 21 es menor que el tiempo de decoherencia, t _dec , es decir, t _túnel < t _dec . En consecuencia, los estados |u〉 y |d〉 están deslocalizados. Esto da como resultado la superposición de los estados |u〉 y |d〉. Un primer estado propio |0〉 se forma como una superposición simétrica de |u〉 y |d〉, mientras que un segundo estado propio |1〉 surge como una superposición antisimétrica de los estados |u〉 y |d〉. Por lo tanto, los estados propios |0〉, |1〉 para la molécula de amoníaco 15 se definen como: |0〉 = 2 ^-½ (|u〉 + |d〉) |1〉 = 2 ^-½ (|u〉 - |d〉)
[0045]
Con referencia a la Figura 6b, las energías del primer y segundo autoestado |0〉, |1〉 se dividen por una brecha de energía 24 que tiene un valor ΔE _{|0〉↔|1〉} = 98.6 µeV, donde el primer autoestado |0〉 tiene una energía más baja que el segundo estado propio |1〉. Los estados propios primero y segundo |0〉, |1〉 a menudo se denominan estados fundamental y excitado respectivamente.
[0046]
A temperatura ambiente, la probabilidad de que la molécula de amoníaco 15 esté en el primer estado propio |0〉 es aproximadamente la misma que la probabilidad de que esté en el segundo estado propio |1〉. Sin embargo, a bajas temperaturas, por ejemplo 20 mK, la probabilidad de que la molécula de amoníaco 15 esté en el primer estado propio |0〉 es la unidad. Por lo tanto, enfriar la computadora cuántica 15 a una temperatura de aproximadamente 20 mK y esperar un tiempo suficientemente largo, como unos pocos segundos, dará como resultado que cada qubit 2, 3 tenga un estado |ψ〉 = |0〉.
[0047]
Como se describió anteriormente, la molécula de amoníaco 15 tiene un momento dipolar eléctrico µ. Esto se puede usar para determinar el estado de la molécula de amoníaco 15 y también proporciona un medio para interactuar con otras moléculas de amoníaco.
[0048]
Los estados propios |0〉, |1〉 no tienen momento dipolar estático ya que las superposiciones simétricas y antisimétricas de |u〉 y |d〉 dan como resultado momentos dipolares netos cero. Sin embargo, el segundo estado propio |1〉 tiene un momento dipolar dinámico distinto de cero, que se puede convertir en un momento dipolar estático aplicando un campo eléctrico localizador, E _loc > 5×10 ⁶ Vm ^-1 .
[0049]
Haciendo referencia a las Figuras 7a y 7b, si el campo eléctrico de localización (E _loc ) 25 se aplica paralelo a un eje 26 en el que está orientado el vector de momento dipolar eléctrico 19, el campo (E _loc ) inclina los pozos de potencial 22, 23 de manera que El estado |d〉 tiene una energía potencial menor que el estado |u〉. Esto hace que los estados |u〉 y |d〉 se localicen.
[0050]
Si la molécula de amoníaco 15 está en el primer estado propio |0〉, entonces en un campo eléctrico localizador aplicado (E _loc ) 25 la molécula 15 todavía tendrá un momento dipolar dinámico cero. Si la molécula de amoníaco 15 está en el segundo estado propio |1〉, entonces en el campo eléctrico localizador (E _loc ) 25 la molécula 15 tendrá un momento dipolar dinámico distinto de cero, que induce su propio campo eléctrico E _ind .
[0051]
Así, se realiza una medida del estado |ψ〉 de la molécula de amoníaco 15 aplicando el campo eléctrico localizador (E _loc ) 25, tal que E _loc >5×10 ⁶ Vm ^-1 y detectando la ausencia o presencia del campo eléctrico campo E _ind inducido por el momento dipolar dinámico. En la práctica, el campo eléctrico de localización (E _loc ) 25 no necesita estar alineado paralelo al eje 26 porque un campo no alineado puede descomponerse en componentes que son paralelos y perpendiculares al eje 26.
[0052]
Sorprendentemente, la molécula de C ₆₀ 16 no filtra completamente los campos eléctricos estáticos y dependientes del tiempo. Esto se debe a que la molécula 16 de C ₆₀ es sólo parcialmente polarizable. Aproximadamente el 10% del campo eléctrico inducido E _ind producido por el momento dipolar dinámico es apantallado por la molécula C _{60 16.}
[0053]
Por lo tanto, aunque la molécula de amoníaco 15 está enjaulada dentro de la molécula de _C60 16, aún puede interactuar con campos externos.
[0054]
Se apreciará que se pueden utilizar otros sistemas como alternativa a la molécula de amoníaco 15. Por ejemplo, se pueden utilizar otras moléculas que tengan una estructura piramidal y que muestren estados deslocalizados, como la cianamida (NH ₂ CN). _{La cianamida tiene una barrera de inversión con barrera}  = 58 meV y un momento dipolar eléctrico de 0,96 D.

Preparación, manipulación y medida de un qubit

[0055]
A continuación se describirá el proceso mediante el cual se prepara y manipula un qubit, en el ejemplo el primer qubit 2.
[0056]
En primer lugar, el primer qubit 2 se configura de manera que |ψ〉 = |0〉. Esto comprende ubicar la computadora cuántica 1 en un entorno electromagnético silencioso y enfriarlo a aproximadamente 20 mK usando un refrigerador de dilución.
[0057]
En segundo lugar, se realiza una transformación unitaria U _t del estado |ψ〉 tal que: Ut | _ψ〉 = |ψ _f〉 dónde |ψ _f〉 = α|0〉 + β|1〉 y donde α y β son coeficientes de números complejos.
[0058]
Con referencia a la Figura 8, realizar la transformación unitaria U _t comprende aplicar un campo eléctrico dependiente del tiempo 27 E _Rabi (t) = E ₀ cos (ωt) como un pulso de radiación de microondas generado por un diodo Gunn (no se muestra) en una resonancia frecuencia υ = 2πω = 23,8 GHz, correspondiente al desfase de energía 24, durante un período de tiempo predeterminado T. La magnitud del campo eléctrico dependiente del tiempo 27 es E ₀ . La molécula de amoníaco 15 sufre oscilaciones de Rabi entre el primer y el segundo estado propio |0〉, |1〉. La probabilidad, P, de encontrar la molécula de amoníaco 15 en el segundo estado propio |1〉 viene dada por:
donde Ψ(t) es el estado dependiente del tiempo de la molécula de amoníaco 15, µ es el momento dipolar eléctrico y
es la constante de Planks reducida.
[0059]
Luego, se realiza una medición del estado final |ψ _f〉. Esto comprende aplicar una polarización de puerta V _g a la puerta de control 6 para aplicar el campo eléctrico localizador (E _loc ) 25. El primer electrómetro 4 se usa para medir el momento dipolar dinámico del primer qubit 2.
[0060]
El acto de medición hará que el estado final |ψ _f〉 se proyecte en |0〉 o |1〉, y devolverá un valor 0 o 1 respectivamente correspondiente a la ausencia o presencia de un momento dipolar dinámico. La probabilidad con la que se devuelven estos valores es |α| ² y |β| ² respectivamente. Para determinar los valores de α y β, el proceso se repite N veces, utilizando el mismo tiempo predeterminado T. Esto obtiene una mezcla estadística de |0〉^s o |1〉^s y así determinar el efecto de la transformación. Si el número de medidas que devuelven 0 es n ₀ y el número de medidas que devuelven 1 es n ₁ , entonces la transformación U _tdel estado propio inicial |0〉 se estima que es: Ut |0〉₌ norte ₀ norte |0〉 + e ^i n ₁ norte |1〉 donde e ^i es un término de fase.
[0061]
Por ejemplo, mediante ensayo y error, el experto puede determinar el período de tiempo T necesario para realizar la llamada Transformación de Hadamard, U _H , en la que |0〉 se transforma en una superposición igual de |0〉 y |1〉 . La Transformación de Hadamard es una transformada unitaria comúnmente utilizada en algoritmos cuánticos, tal que: UH |0〉 = 2 ^-½₍ |0〉 + |1〉) UH |1〉 = 2 ^-½₍ |0〉 - |1〉)
[0062]
Alternativamente, el experto puede estimar la duración del pulso T usando la Ecuación 8 anterior estableciendo la probabilidad P igual a 0.5, reemplazando t por T y reorganizando la ecuación para dar:
[0063]
Por ejemplo, si se usa un diodo Gunn como fuente de microondas, entonces, de acuerdo con la Ecuación 12, el período de pulso T necesario para llevar a cabo una transformada de Hadamard es de aproximadamente 1 ns a 100 ns.

Direccionamiento del primer y segundo qubits 2, 3 individualmente

[0064]
Como se describió anteriormente, el estado de un qubit se puede preparar usando un campo 27 dependiente del tiempo. Esto se proporciona como un pulso de radiación de microondas de un diodo Gunn, ya sea directamente o alimentado a través de una guía de ondas, dirigido al sustrato que lleva la computadora cuántica. 1. Claramente, el campo dependiente del tiempo 27 se aplica tanto al primer como al segundo qubits 2, 3 y así prepara tanto al primer como al segundo qubits 2, 3 en el mismo estado. Esto restringe el funcionamiento de la computadora cuántica 1. Idealmente, cada qubit 2, 3 debería ser direccionable individualmente, de modo que el estado del primer qubit 2 se pueda configurar independientemente del segundo qubit 3.
[0065]
Ahora se describirá un método para direccionar individualmente los qubits 2, 3.
[0066]
Con referencia a las Figuras 9a y 9b, la brecha de energía 24 puede modificarse aplicando un campo eléctrico de sintonización estático (E _tune ) 28. Si el campo eléctrico de sintonización estática (E _tune ) 28 se aplica al primer qubit 2, pero no al segundo qubit 3, entonces la brecha de energía 24 se alterará y se convertirá en una brecha de energía modificada 24'. Mientras se aplica el campo eléctrico de sintonización ( _Etune ) 28, también se aplica un campo eléctrico global dependiente del tiempo 27 a una frecuencia υ' correspondiente al intervalo de energía modificado 24'. En estas circunstancias, solo el primer qubit 2 sufrirá oscilaciones Rabi.
[0067]
Con referencia a la Figura 10, la computadora cuántica 1 está provista de fuentes de voltaje primera, segunda y tercera 29, 30, 31 y conmutadores primero y segundo 32, 33 para cambiar los electrómetros 3, 4 a un modo de puerta de control.
[0068]
Cuando los electrodos 8, 9 del primer electrómetro 4 están conectados al primer suministro de voltaje 29, el primer electrómetro funciona como una puerta de control para aplicar el campo eléctrico de sintonización estática ( _Etune ) 28 al primer qubit 2, cambiando así la energía hueco 24 al hueco de energía modificado 24'. El diodo Gunn (no mostrado) proporciona el campo eléctrico dependiente del tiempo 27 correspondiente a la brecha de energía modificada 24' para causar oscilaciones Rabi en el primer qubit 2. Para garantizar que solo el primer qubit 2 experimente oscilaciones Rabi, se prefiere que la energía el hueco 24 y el hueco de energía modificado 24' difieren en al menos un 0,1%. Esto se debe a que, típicamente, el factor Q de un diodo Gunn es 10 ⁵ . De acuerdo con la Figura 9b, un valor de 0.34 Vµm ^-1 para el campo eléctrico de sintonía estático (E_tune ) 28 produce este cambio. Una vez que ha terminado el pulso del campo 27 dependiente del tiempo, también se elimina el campo eléctrico de sintonización estático ( _Etune ) 28.
[0069]
El mismo resultado se puede lograr de otra manera. Los electrodos 8, 9 del segundo electrómetro 5 están conectados al segundo suministro de voltaje 30. Por lo tanto, el segundo electrómetro 5 funciona como una puerta de control para aplicar el campo eléctrico de sintonización estática ( _Etune ) 28 al segundo qubit 3. Sin embargo, el diodo Gunn (no mostrado) proporciona el campo eléctrico dependiente del tiempo 27 correspondiente a la brecha de energía sin cambios 24 para causar oscilaciones Rabi en el primer qubit 2.

Puerta C-NOT de 2 qubits

[0070]
La computadora cuántica 1, como se muestra en la Figura 10, se puede usar como una puerta de control-NOT (CNOT) de dos qubits que realiza una operación _UCNOT .
[0071]
El primer qubit 2 se elige para ser un qubit T objetivo y el segundo qubit 3 se usa como un qubit C de control. Si el qubit C de control está en estado propio |1〉, entonces el estado del qubit T objetivo se invierte; el qubit C de control está en estado propio |0〉, entonces el estado del qubit T objetivo no se modifica. Así, el efecto de la operación U _CNOT es: U _CNOT |0〉_C |0〉_T = |0〉_C |0〉_T U _CNOT |0〉_C |1〉_T = |0〉_C |1〉_T U _CNOT |1〉_C |0〉_T = |1〉_C |1〉_T U _CNOT |1〉_C |1〉_T = |1〉_C |0〉_T
[0072]
El estado del qubit C de control no cambia al realizar la operación U _CNOT .
[0073]
Ahora se describirá un método para realizar una transformación CNOT.
[0074]
En primer lugar, el primer y segundo qubits 2, 3 están dispuestos de manera que |ψ〉_C = |ψ〉_T = |0〉. Esto comprende colocar la computadora cuántica 1 en un entorno electromagnético silencioso y enfriarlo a 20 mK. Si la computadora cuántica 1 ya está en este entorno y ya ha realizado una operación, entonces la computadora cuántica 1 se deja durante un tiempo suficientemente largo para permitir que el primer y segundo qubits 2, 3 caigan en el estado fundamental.
[0075]
El primer y segundo qubits 2, 3 se preparan luego en estados iniciales, a saber, |ψ _i〉_T y |ψ _i〉_C respectivamente.
[0076]
Para preparar el primer qubit 2 (Objetivo), la primera fuente de voltaje 29 aplica una polarización a los electrodos 8, 9 del primer electrómetro 4, para aplicar el campo eléctrico de sintonización estático ( _Etune ) 28 al primer qubit 2. En consecuencia, el intervalo de energía 24 se modifica al intervalo de energía modificado 24' de ΔE a un valor ΔE _A . El diodo de Gunn (no mostrado) aplica un campo eléctrico 27 dependiente del tiempo a una frecuencia υ _A correspondiente a la brecha de energía modificada 24' que tiene un valor ΔE _A durante un período T _A . La primera fuente de tensión 29 elimina entonces la polarización aplicada. El primer qubit 2 está ahora en el estado inicial |ψ _i〉_T .
[0077]
Para preparar el segundo qubit (Control) 3, la segunda fuente de voltaje 30 aplica una polarización a los electrodos 8, 9 del segundo electrómetro 5, para aplicar el campo eléctrico de sintonización estático ( _Etune ) 28 al segundo qubit 3. En consecuencia, el intervalo de energía 24 se modifica al intervalo de energía modificado 24' de ΔE a un valor ΔE _B . El diodo de Gunn (no mostrado) aplica un campo eléctrico 27 dependiente del tiempo a una frecuencia υ _B correspondiente a la brecha de energía modificada 24' que tiene un valor ΔE _B durante un período T _B . La segunda fuente de voltaje 30 elimina la polarización aplicada. El segundo qubit 3 está ahora en el estado inicial |ψ _i〉_C .
[0078]
Para realizar la operación de compuerta C-NOT, el diodo Gunn (no mostrado) aplica el campo eléctrico 27 dependiente del tiempo a una frecuencia υ _CNOT durante un período _TCNOT . La elección de la frecuencia υ _CNOT se describirá en detalle más adelante.
[0079]
Finalmente, se miden el primer y segundo qubits 2, 3. La tercera fuente de voltaje 31 aplica una polarización a la puerta de control 6 para aplicar el campo eléctrico de localización (E _loc ) 25 al primer y segundo qubits 2, 3. Los electrómetros 4, 5 miden los momentos dipolares del primero y el segundo. segundos qubits 2, 3.
[0080]
Haciendo referencia a las Figuras 11a y 11b, la operación CNOT se entiende como sigue. Los qubits primero y segundo 2, 3 están configurados lo suficientemente cerca como para que sus respectivos momentos dipolares eléctricos µ interactúen. Esto hace que los niveles de energía del primer qubit 2 (Objetivo) se dividan en cuatro estados, a saber, |1〉_C |0〉_T , |0〉_C |0〉_T , |0〉_C |1〉_T y |1〉_C |1〉_T por una energía de división 34, como se muestra en la Figura 11b.
[0081]
Con referencia a la Figura 12, el grado de división de energía 34 depende de qué tan separados estén separados el primer y el segundo qubits 2, 3.
[0082]
El campo eléctrico dependiente del tiempo 27 aplicado a la frecuencia υ _CNOT está sintonizado con el intervalo de energía 35 entre |1〉_C |0〉_T y |1〉_C |1〉_T . El período T _CNOT se elige para efectuar una transformación correspondiente a una rotación π en el espacio de Hilbert. Esto se puede calcular utilizando la Ecuación 8 estableciendo P = 1. Por lo tanto, siempre que el segundo qubit 3 (Control) se establezca en |1〉, si el primer qubit 2 (Objetivo) está en el estado propio |0〉, entonces se transforma a |1〉 y viceversa.
[0083]
Se apreciará que cualquier transformada unitaria U puede sintetizarse usando las operaciones _UH y _UCNOT junto con rotaciones de qubit arbitrarias. Se puede utilizar una secuencia de una o más transformadas unitarias para construir un algoritmo cuántico. Uno de tales algoritmos es el algoritmo de búsqueda de Grover y se describe en "Introducción a la computación e información cuánticas", págs. 166-171, ibíd.

Fabricación de la computadora cuántica 1

[0084]
Ahora se describirá un método para fabricar el ordenador cuántico 1.
[0085]
Dicho brevemente, el proceso comprende formar moléculas C ₆₀ 16 que contienen cada una una molécula de amoníaco respectiva 15, definir los electrómetros 4, 5 y la puerta de control 6, depositar las moléculas C ₆₀ 16 en el sustrato 12 y maniobrar las moléculas C ₆₀ 16 en posición utilizando un microscopio de sonda de barrido.
[0086]
Hay varias formas de formar moléculas de C ₆₀ 16 de modo que cada una contenga una molécula de amoníaco respectiva 15.
[0087]
Haciendo referencia a la Figura 13, en un primer método, se produce un gas ionizado 36 de amoníaco en una cámara 37, por ejemplo usando excitación de rf. Se forma un haz 38 de iones de amoníaco aplicando una alta polarización, por ejemplo 40 kV, a una placa 39, con respecto a la cámara 37. El haz 38 puede tener una corriente de 40 µA. El haz 38 se dirige a una muestra 40 que contiene moléculas de C ₆₀ y se inyectan iones de amoníaco dentro de las moléculas de C ₆₀ . A continuación, la muestra 40 se purifica químicamente para eliminar cualquier molécula de C _{60 dañada.}
[0088]
Una variante del primer proceso es implantar nitrógeno por iones en las moléculas de C ₆₀ y exponer las moléculas de C ₆₀ que contienen nitrógeno al hidrógeno.
[0089]
Haciendo referencia a la Figura 14, en un segundo método, las moléculas de buckminsterfullereno 41 se forman en una atmósfera de amoníaco 42 utilizando un par de electrodos de grafito 43, 44. Las moléculas de buckminsterfullereno 41 incluyen moléculas C ₆₀ que se eliminan mediante filtración, por ejemplo mediante alta presión. cromatografía líquida con carbón activado y gel de sílice.
[0090]
Las moléculas de _C60 16 que contienen cada una una molécula de amoníaco respectiva 15 se disuelven en un disolvente, tal como tolueno.
[0091]
Haciendo referencia a la figura 15a, se proporciona un sustrato de dióxido de silicio 12' sobre el que se deposita una capa de silicio policristalino dopado de tipo n (poli-Si) 13' usando depósito químico de vapor a baja presión (LPCVD) a 770 °C y 1000 mTorr usando silano (SiH ₄ ), hidrógeno (H ₂ ) y fosfina (PH ₃ ) como gases de alimentación. Se deposita una capa de cobertura de silicio policristalino intrínseco 14' usando LPCVD usando silano (SiH ₄ ) e hidrógeno (H ₂ ).
[0092]
La capa de silicio policristalino 13' dopada está dopada con fósforo (P) a una concentración n=1x1020 ^cm - ³ y tiene un espesor de 10 nm. El silicio policristalino intrínseco 14' tiene un espesor de 20 nm.
[0093]
El sustrato de dióxido de silicio 12' y las capas de silicio superpuestas 13', 14' se modelan usando litografía óptica y se graban en seco usando grabado con iones reactivos (RIE) para definir una región activa (no mostrada). Se usa una mezcla de CF ₄ /O ₂ para grabar el silicio y se emplea CHF ₃ para grabar el sustrato de dióxido de silicio 12'. El aluminio se pulveriza sobre el sustrato de dióxido de silicio 12' y se modela mediante litografía óptica y se graba mediante BCl ₃ /Cl ₂RIE para definir regiones de contacto (no mostradas). El sustrato de dióxido de silicio 12' y las capas de silicio superpuestas 13', 14' se modelan usando litografía por haz de electrones y grabado en seco usando RIE para definir los canales 7' 8' para el electrómetro 4, 5 y la puerta de control 6. La estructura correspondiente es se muestra en la Figura 15b.
[0094]
La región aislada 7 y la región grabada 11 se definen mediante litografía por haz de electrones y RIE. La estructura de capas correspondiente se muestra en la Figura 15c.
[0095]
_{Haciendo referencia a la Figura 15d, el disolvente 45 en el que se disuelven las moléculas de C 60} que contienen amoníaco se aplica al sustrato estampado 12 y a las capas de silicio 13, 14.
[0096]
Con referencia a la Figura 15e, se permite que el solvente 45 se evapore, dejando así las moléculas de C ₆₀ que contienen amoníaco 16 en el sustrato modelado 12 y las capas de silicio 13, 14. Las moléculas de C ₆₀ que contienen amoníaco 16 se adhieren al sustrato por van der Fuerzas de Waals. Sin embargo, se apreciará que también se pueden usar promotores de la adhesión.
[0097]
Haciendo referencia a la Figura 15f, se utiliza un microscopio de sonda de exploración 46 para obtener imágenes de la superficie del sustrato estampado 12 y de las capas de silicio 13, 14. El microscopio de sonda de exploración 46 se utiliza luego para maniobrar las moléculas de C ₆₀ que contienen amoníaco 16 sobre el sustrato estampado. 12 y capas de silicio 13, 14. Las moléculas de C ₆₀ 16 se colocan de modo que se utilicen como qubits o se alejan de los electrómetros 4, 5 donde no tienen influencia. Por lo general, se utiliza una polarización de entre +4 y -4 V para la formación de imágenes y una polarización de 0 V para mover las moléculas de C ₆₀ 16. La estructura correspondiente se muestra en la Figura 15g y también en la Figura 1.

Autómata celular 47

[0098]
Haciendo referencia a la Figura 16, otro ordenador cuántico 47 es un autómata celular basado en un esquema descrito en "Esquemas para computación paralela sin control local de qubits" por SC Benjamin, Physical Review A, volumen 61, p 020301 (2000).
[0099]
El autómata celular 47 comprende una cadena 48 de células dispuestas entre el primer y segundo detectores 49, 50. Los detectores 49, 50 son similares a los descritos anteriormente con referencia a la computadora cuántica 1.
[0100]
Haciendo referencia a la Figura 17, la cadena de células 48 comprende células 51 de un primer tipo, en lo sucesivo denominadas células 51 de tipo A, y células 52 de un segundo tipo, en lo sucesivo denominadas células 52 de tipo B, contenidas dentro de una estructura de carbono. nanotubo 53, preferiblemente un nanotubo de carbono de pared simple.
[0101]
Las celdas tipo A 51 son idénticas a los qubits 2, 3 descritos anteriormente, sin embargo, por conveniencia, las celdas tipo A 51 se describen nuevamente con nuevos números de referencia.
[0102]
Por lo tanto, con referencia a la Figura 18a, cada una de las celdas tipo A 51 comprende un primer sistema 54 que presenta un primer conjunto de estados propios |0〉_A , |1〉_A y primeros medios 55 para anclar de manera móvil dicho primer sistema a una posición predeterminada. El primer sistema 54 comprende una molécula de amoníaco (NH ₃ ) que se encuentra enjaulada dentro del primer medio de anclaje 55 que comprende una molécula de C ₆₀ .
[0103]
Haciendo referencia a la figura 18b, cada una de las celdas de tipo B 52 comprende un segundo sistema 56 que presenta un segundo conjunto de estados propios |0〉_B , |1〉_B y un segundo medio 57 para anclar dicho sistema de forma móvil a una posición predeterminada. El segundo sistema 56 comprende una molécula de amoníaco deuterado (ND ₃ ) que se encuentra enjaulada dentro del segundo medio de anclaje 57 que comprende una molécula de C ₆₀ .
[0104]
Haciendo referencia a las Figuras 19a y 19b, el primer conjunto de estados propios |0〉_A , |1〉_A se dividen por un primer intervalo de energía 58, mientras que el segundo conjunto de estados propios |0〉_B , |1〉_B se dividen por un segundo , brecha de energía diferente 59. Como se describirá con más detalle más adelante, la diferencia entre la primera y la segunda brecha de energía 58, 59 se usa para abordar las celdas de tipo A 51 independientemente de las celdas de tipo B y viceversa .
[0105]
Con referencia a la Figura 20, una primera celda tipo A 51 ₁ que tiene un momento dipolar eléctrico 60 ₁ interactúa con la primera y segunda celda tipo B vecinas 52 ₁ , 52 ₂ que tienen respectivos momentos dipolares 61 ₁ , 61 ₂ y viceversa. En este ejemplo, el momento dipolar 60 de la celda tipo A es el mismo que el momento dipolar 61 de la celda tipo B.
[0106]
Las celdas de tipo A 51 y las celdas de tipo B 52 son direccionables de forma independiente, como se describe anteriormente, mediante la aplicación de un campo dependiente del tiempo (E _Rabi ) que tiene una frecuencia νA _o νB _{correspondiente} a la primera o segunda brecha de energía 58, 59 respectivamente. Por lo tanto, usando un período de pulso apropiado para el campo dependiente del tiempo (E _Rabi ), las células 51 de tipo A y las células 52 de tipo B pueden funcionar. Sin embargo, debido a un campo eléctrico inducido (E _ind ) que surge de los momentos dipolares 61 ₁ , 61 ₂ de las celdas de tipo B vecinas primera y segunda 52 ₁ , 52 ₂ , la primera brecha de energía 58 puede alterarse. Así, si un campo dependiente del tiempo (E_Rabi ) que tiene una frecuencia ν _A , la primera celda 52 ₁ de tipo A puede no transformarse. Además, las celdas 51, 52 en cualquier extremo de la cadena 48 solo tienen un vecino y, por lo tanto, son direccionables individualmente. Esto se utiliza para "cargar" y "descargar" información hacia y desde la cadena 48.

Fabricación del autómata celular 47

[0107]
El autómata celular 47 se fabrica de manera similar a la computadora cuántica 1.
[0108]
Dicho brevemente, el proceso comprende la formación de moléculas C ₆₀ 55, 57, cada una de las cuales contiene una molécula de amoníaco 54 respectiva o una molécula de amoníaco deuterado 56 y ensamblar las moléculas C ₆₀ 55, 57 dentro del nanotubo de carbono 53. El proceso continúa definiendo los electrómetros 49, 50, depositando el nanotubo de carbono 53 sobre el sustrato 12 y maniobrando el nanotubo de carbono 53 en posición utilizando un microscopio de sonda de barrido.
[0109]
Las moléculas de C ₆₀ 55, 57 se ensamblan dentro del nanotubo de carbono 53, por ejemplo mediante llenado capilar, proceso de fase de vapor o difusión. En "Imágenes de átomos discretos de cristales unidimensionales formados dentro de nanotubos de carbono de pared simple" de RR Meyer et al., Science, volumen 289, página 1324 (2000), "Encapsulated C ₆₀ en nanotubos de carbono" de BW Smith et al., Nature, volumen 396, página 323 (1998), "Estructuras de jaula de carbono en SWNT: una nueva clase de materiales", DE Luzzi y BW Smith, Carbon 38, página 1751 (2000 ) y los documentos a los que se hace referencia.
[0110]
Se apreciará que existen otras formas de producir diferentes tipos de células con diferente intervalo de energía. Por ejemplo, cada celda puede tener su propia puerta para aplicar un campo de sintonización estático ( _Etune ) similar al descrito anteriormente.
[0111]
Además, la polarizabilidad de la molécula C ₆₀ 55, 57 puede cambiarse para cambiar el campo eléctrico experimentado por la molécula de amoníaco 54, 57. Esto se logra agregando un grupo químico exohedéricamente a la molécula C ₆₀ 55, 57. Alternativamente , un tipo de célula puede enjaularse dentro de un medio de anclaje que comprende una molécula diferente de buckminsterfullereno, tal como una molécula de _C70 .
[0112]
Se apreciará que se pueden hacer muchas modificaciones a las realizaciones descritas anteriormente.
[0113]
Por ejemplo, se pueden usar otros sistemas como alternativa a la molécula de amoníaco 15, como la cianamida (NH ₂ CN) y otras moléculas piramidales que tienen dos estados deslocalizados que dan como resultado dos estados propios divididos en energía.
[0114]
De forma más general, se puede utilizar un sistema que presente dos estados propios y que pueda interactuar con otros sistemas eléctrica, óptica o magnéticamente.
[0115]
El sistema puede ser un grupo químico que forma parte de una molécula más grande.
[0116]
Por ejemplo, se pueden utilizar otros medios de anclaje, como otros fullerenos como C ₇₀ , C ₇₆ o C ₈₄ . Los grupos químicos se pueden unir a los fullerenos.
[0117]
Más generalmente, se puede utilizar un medio de anclaje, que permite atar o adherir a una posición un sistema de dos estados que de otro modo sería móvil.
[0118]
Los electrómetros y las compuertas pueden tener diferentes arreglos. En particular, los electrómetros pueden disponerse como cables o islas múltiples y estar formados en diferentes materiales, como otros semiconductores y metales. Por ejemplo, el silicio se puede dopar con otras impurezas de tipo n, como el arsénico, o con una impureza de tipo p, como el boro. Se pueden utilizar otras concentraciones de dopaje. El grosor de la capa semiconductora dopada puede modificarse.
[0119]
El electrómetro y las puertas pueden estar formados por otros materiales, como otros semiconductores, metales o estructuras orgánicas. Por ejemplo, los electrómetros y las puertas pueden comprender otros semiconductores dopados como el arseniuro de galio (GaAs) formado sobre un sustrato semiaislante de GaAs intrínseco o arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs). Alternativamente, los electrómetros y las puertas pueden comprender un metal, como el aluminio.

Reclamaciones (43)
Ocultar dependiente

Una computadora cuántica que tiene al menos un qubit (2) que comprende:
un sistema (15) que exhibe estados propios primero y segundo (|0〉, |1〉), siendo dicho sistema uno de una pluralidad de sistemas sustancialmente idénticos y
medios (16) para anclar de forma móvil dicho sistema a una posición predeterminada.
2. Ordenador cuántico según la reivindicación 1, en el que dicho sistema (15) se produce de forma natural.
3. Ordenador cuántico según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho sistema (15) comprende una molécula.
8. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema (15) comprende una molécula piramidal.
10. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema (15) comprende una molécula de amoníaco.
6. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema (15) comprende una molécula de cianamida.
8. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios (16) para anclar dicho sistema a dicha posición predeterminada comprenden medios para enjaular dicho sistema.
8. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho medio (16) para anclar dicho sistema a dicha posición predeterminada comprende una molécula endoédrica para enjaular en su interior dicho sistema (15).
8. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho medio (16) para anclar dicho sistema a dicha posición predeterminada comprende una molécula de buckminsterfullereno para enjaular en su interior dicho sistema (15).
10. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho medio (16) para anclar dicho sistema a dicha posición predeterminada comprende una molécula _C60 para enjaular dicho sistema (15).
8. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho medio (16) para anclar dicho sistema a dicha posición predeterminada es uno de una pluralidad de medios de anclaje (16) sustancialmente idénticos.
10. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sustrato (12, 13, 14) para anclar al mismo dicho sistema (15).
13. Ordenador cuántico según la reivindicación 12, en el que dicho sustrato (12, 13, 14) incluye una región aislante (12).
14. Ordenador cuántico según la reivindicación 13, en el que dicha región aislante (12) comprende dióxido de silicio.
15. Ordenador cuántico según la reivindicación 14, en el que dicha región aislante (12) comprende nitruro de silicio.
16. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, que incluye una región conductora (13).
17. Ordenador cuántico según la reivindicación 16, en el que dicha región conductora (13) comprende un semiconductor.
18. Ordenador cuántico según la reivindicación 17, en el que dicho semiconductor comprende silicio.
19. Ordenador cuántico según la reivindicación 17 ó 18, en el que dicho semiconductor está dopado con una impureza.
20. Un ordenador cuántico según la reivindicación 19, en el que dicha impureza tiene una concentración de al menos 1 x 10 ¹⁸ cm ⁻³ está dopada.
21. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, en el que dicho sustrato está modelado.
22. Un ordenador cuántico según la reivindicación 21, en el que dicho sustrato está modelado para definir medios (4) para detectar el estado del sistema.
12. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 que comprende medios (4) para detectar un estado de dicho sistema.
24. Ordenador cuántico según la reivindicación 22 ó 23, en el que dichos medios (4) para detectar un estado de dicho sistema comprenden un electrómetro.
10. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema comprende medios (17, 18) para definir el primer y el segundo estado deslocalizado (|u〉, |d〉).
26. Un ordenador cuántico según la reivindicación 25, en el que dichos estados deslocalizados primero y segundo (|u〉, |d〉) tienen asociados momentos dipolares primero y segundo, respectivamente.
27. Ordenador cuántico según la reivindicación 26, en el que dichos momentos dipolares primero y segundo son momentos dipolares eléctricos.
28. Una computadora cuántica según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, en la que dichos estados deslocalizados primero y segundo (|u〉, |d〉) son superposicionables para producir dichos estados propios primero y segundo (|0〉, |1〉).
8. Una computadora cuántica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos estados propios primero y segundo (|0〉, |1〉) están divididos por una brecha de energía (24).
30. Ordenador cuántico según la reivindicación 29, en el que dicho intervalo de energía (24) es del orden de 10 µeV o superior.
10. Ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un medio (53) para disponer dicho medio (16) para anclar dicho sistema a dicha posición predeterminada.
32. Ordenador cuántico según la reivindicación 31, en el que dichos medios (53) para disponer dichos medios (16) para anclar dicho sistema a dicha posición predeterminada son tubulares.
33. Ordenador cuántico según la reivindicación 32, en el que dicho medio (53) comprende un nanotubo molecular.
34. Ordenador cuántico según la reivindicación 33, en el que dicho nanotubo molecular está formado por carbono.
10. Una computadora cuántica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende otro qubit que comprende:
otro sistema (15) sustancialmente idéntico a dicho sistema (15) y
otro medio (16) para anclar de manera móvil dicho otro sistema a otra posición predeterminada.
36. Ordenador cuántico según la reivindicación 35, en el que dicho otro medio (16) para anclar móvilmente dicho otro sistema a dicha otra posición predeterminada es diferente de dicho medio (16) para anclar móvilmente dicho sistema a dicha posición predeterminada.
10. Una computadora cuántica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un qubit diferente (52) que comprende:
un sistema diferente (56) que exhibe estados propios tercero y cuarto (|0〉_B , |1〉_B ), siendo dicho sistema diferente uno de una pluralidad de sistemas sustancialmente idénticos y
medios (57) para anclar de forma móvil dicho sistema diferente a una posición predeterminada.
10. Un método para operar dicha computadora cuántica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende aplicar un primer campo eléctrico estático (25) para hacer que dichos estados propios primero y segundo (|0〉, |1〉) se resuelvan en estados localizados primero y segundo (|u〉 , |d〉).
39. Un método según la reivindicación 38, que comprende además medir dicho sistema (15).
10. Un método para hacer funcionar dicho ordenador cuántico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende aplicar un campo eléctrico dependiente del tiempo (27) para hacer que dicho sistema experimente una oscilación Rabi.
10. Un método para operar dicha computadora cuántica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende aplicar un segundo campo eléctrico estático (28) para alterar una brecha de energía (24) entre dichos estados propios primero y segundo (|0〉, |1〉).
Un método para fabricar una computadora cuántica que tiene al menos un qubit (2), el método comprende:
proporcionar un sistema (15) que exhibe estados propios primero y segundo (|0〉, |1〉), siendo dicho sistema uno de una pluralidad de sistemas sustancialmente idénticos; y
proporcionar medios (16) para anclar de forma móvil dicho sistema a una posición predeterminada.
43. Un método según la reivindicación 42 que comprende además mover dicho sistema (15) a