Logran control eficaz de bits cuánticos

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La computación cuántica, un campo que se basa en los principios de la mecánica cuántica para obtener resultados de cálculos, tiene el potencial de realizar tareas que son demasiado complejas para las supercomputadoras convencionales y de hacerlo a una velocidad colosal.

Se prevé una revolución en muchos campos científicos cuando la computación cuántica despegue definitivamente.

Pero para conseguirlo, es necesario desarrollar procesadores cuánticos y memorias cuánticas a gran escala y que funcionen bien.

Y ello requiere el control preciso de los qubits (bits cuánticos), los componentes básicos de los computadores cuánticos.

El problema es que los métodos actuales de control de los qubits tienen limitaciones para el cableado masivo de alta densidad con la precisión necesaria.

Ahora, el equipo de Hideo Kosaka, de la Universidad Nacional de Yokohama en Japón, ha encontrado una forma de controlar con precisión los qubits sin las limitaciones anteriores.

Las microondas suelen utilizarse para el control cuántico individual, pero se requiere un cableado individual de las líneas de microondas.

En cambio, mediante luz, es posible manipular los qubits localmente, aunque con precisión muy modesta.

Kosaka y sus colegas han conseguido controlar qubits mediante la manipulación del espín de los electrones a través de una combinación de manipulación de microondas y desplazamiento óptico local de las frecuencias de transición de átomos y moléculas, utilizando un centro nitrógeno-vacante (una especie de defecto puntual) en un diamante.

En otras palabras, han logrado combinar una técnica de microondas con métodos ópticos basados en luz láser, para superar las limitaciones anteriores.

Los investigadores también han demostrado que este control del espín de los electrones puede, a su vez, controlar el espín nuclear del átomo de nitrógeno en el centro nitrógeno-vacante, así como la interacción entre el espín del electrón y el del núcleo.

Esto es muy importante porque permite un control preciso de los qubits sin el problema del cableado.

Y ello a su vez allana el camino hacia los procesadores cuánticos a gran escala y las memorias cuánticas a gran escala, que son esenciales para el desarrollo de computadores cuánticos a gran escala.

Además, los investigadores han sido capaces de generar entrelazamiento cuántico (una situación en la que las partículas existen en el mismo estado, aunque estén físicamente separadas) entre el espín del electrón y el del núcleo, para preparar un estado del fotón que se transfiera al estado del espín nuclear.

Esto permite la conectividad entre bits cuánticos con el fotón y, en última instancia, requerirá menos potencia de cálculo y permitirá la transferencia de información a procesadores y memorias cuánticas por el principio de la teleportación cuántica.

Fuente: Nature Photonics