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El comportamiento cuántico es algo extraño y frágil que flota al borde de la realidad, entre un mundo de posibilidades y un universo de absolutos. En esa neblina matemática reside el potencial de computación cuántica; la promesa de dispositivos que podrían resolver rápidamente algoritmos que a las computadoras clásicas les llevaría demasiado tiempo procesar.

Por ahora, computadoras cuánticas están confinados en habitaciones frías cercanas al cero absoluto (-273 grados Celsius), donde las partículas menos probabilidades de caerse de sus estados cuánticos críticos.

Rompiendo esto barrera de temperatura desarrollar materiales que aún exhiban propiedades cuánticas a temperatura ambiente ha ha sido durante mucho tiempo el objetivo de la computación cuántica. Aunque las bajas temperaturas ayudan a evitar que las propiedades de la partícula colapsen fuera de su útil niebla de posibilidades, el volumen y el costo del equipo limitan su potencial y capacidad de ampliarse para uso general.

En un último intento, un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en El Paso ha desarrollado un material de computación cuántica altamente magnético que conserva su magnetismo a temperatura ambiente y no contiene minerales de tierras raras de alta demanda.

«Realmente dudaba de su magnetismo, pero nuestros resultados muestran claramente un comportamiento superparamagnético», dice Ahmed El-Gendy, autor principal y físico de la Universidad de Texas, El Paso.

Superparamagnetismo Es una forma controlable de magnetismo mediante la cual la aplicación de un campo magnético externo alinea los momentos magnéticos de un material y lo magnetiza.

Los imanes moleculares, como el material desarrollado por El-Gendy y sus colegas, tienen volvió al primer plano como una opción para crear qubitsla unidad básica de información cuántica.

Los imanes ya se utilizan en nuestras computadoras actuales y han estado a la cabeza de espintrónicadispositivos que utilizan la dirección de giro de un electrón además de su carga electrónica para codificar datos.

Las computadoras cuánticas podrían ser las siguientes, con materiales magnéticos dando lugar a qubits de espín: pares de partículas como electrones cuyos espines direccionales están vinculados, aunque sea momentáneamente, a nivel cuántico.

Conscientes de la demanda de minerales de tierras raras utilizados en baterías, El-Gendy y sus colegas experimentaron con una mezcla de materiales conocidos como aminoferroceno y grafeno.

Sólo cuando los investigadores sintetizaron el material en una secuencia de pasos, en lugar de agregar todos los ingredientes compuestos a la vez, el material mostró su magnetismo a temperatura ambiente.

El método de síntesis secuencial intercaló el aminoferroceno entre dos láminas de óxido de grafeno y produjo un material 100 veces más magnético que el hierro puro. Experimentos adicionales confirmaron que el material conservaba sus propiedades magnéticas a temperatura ambiente y por encima de ella.

«Estos hallazgos abren rutas de imanes moleculares de orden de largo alcance a temperatura ambiente y su potencial para aplicaciones de almacenamiento de datos y computación cuántica», El-Gendy y sus colegas escribir en su artículo publicado.

Por supuesto, serán necesarias más pruebas de este nuevo material para ver si los resultados se puede replicar por otros grupos. Pero los avances en este campo de los imanes moleculares son alentadores y ofrecen otra opción prometedora para crear qubits estables.

En 2019, Eugenio Coronado, científico de materiales de la Universidad de Valencia en España, escribió: «Los hitos alcanzados en el diseño de qubits de espín molecular con largos tiempos de coherencia cuántica y en la implementación de operaciones cuánticas han aumentado las expectativas para el uso de qubits de espín molecular en la computación cuántica».

Más recientemente, en 2021, los investigadores desarrollaron un material magnético ultrafino. sólo un átomo de espesor. No sólo se puede ajustar su intensidad magnética para fines de computación cuántica, sino que también funciona a temperatura ambiente.

El estudio ha sido publicado en Letras de Física Aplicada.