Un elemento de información cuántica de dos niveles realizado confinando carga (electrón o hueco) o un excitón en un punto cuántico semiconductor de modo que dos estados de baja energía definen los niveles lógicos |0> y |1> del qubit.

Principio

El confinamiento cuántico produce niveles de energía orbitales y de espín discretos; la manipulación y lectura se hacen con puertas eléctricas, acoplamiento por tunel o pulsos ópticos, mientras la coherencia está limitada por ruido de carga/espín y acoplamiento a fonones.

Demostración

Un spin de un solo electrón en un punto cuántico litográficamente definido en GaAs o Si usado como qubit: inicialización por tunel selectivo según spin, control coherente por resonancia de spin electrónico o resonancia de dipolo eléctrico y entrelazamiento de dos qubits vía interacción de intercambio controlable entre puntos vecinos.

Aplicación incorrecta

Tratar un qubit de punto cuántico como si fuera idéntico a un transmon superconducting o asumir que el control de carga por sí solo garantiza larga coherencia; ignorar canales de ruido específicos (por ejemplo ruido de carga para codificaciones con sensibilidad a carga, acoplamiento hiperfino para spins).

Consecuencia

Permite qubits compactos compatibles con electrónica semiconductor y posible integración CMOS; compromisos incluyen variabilidad de fabricación, tiempos de coherencia cortos para codificaciones tipo carga y requisitos de control electrostático preciso.

Inversión

Invertido a un bit clásico o a un portador no confinado, el sistema pierde la estructura de niveles cuantizados y la capacidad de superposición coherente; enfatizar estados orbitales deslocalizados en lugar de estados localizados anula la identidad del qubit.

Límite

Aplica a qubits formados por estados discretos de nanoestructuras semiconductoras bajo confinamiento fuerte; excluye centros de defecto en volumen (salvo que estén diseñados como puntos), qubits superconductores y qubits topológicos. Requiere energía de confinamiento mayor que el ensanchamiento térmico y el ancho de banda de lectura.

Tensión semántica

Tensión entre el 'qubit de spin' (coherencia más larga, acoplamiento más débil) y el 'qubit de carga' (puertas rápidas, mayor ruido); también entre ver el punto como átomo artificial o como dispositivo de estado sólido dependiente de la fabricación.

Síntesis

Un qubit de punto cuántico es un dispositivo cuántico semiconductor de dos niveles cuyas estados confinados discretos codifican |0> y |1>; ofrece compacidad e integración con compromiso en coherencia dependiente del material y la fabricación.