Paso clave en computación cuántica fotónica

Científicos han logrado un avance significativo en la tecnología cuántica, con la demostración satisfactoria de la interferencia cuántica entre varios fotones individuales utilizando un novedoso y eficiente sistema.

Este logro constituye un paso notable en el progreso del naciente campo de la computación cuántica fotónica.

El equipo de investigación y desarrollo lo integran científicos de la Universidad de Viena en Austria, el Instituto Politécnico de Milán en Italia y la Universidad Libre de Bruselas en Bélgica, e incluye, entre otros, a Lorenzo Carosini y Philip Walther de la Universidad de Viena.

La interferencia entre fotones, fenómeno fundamental de la óptica cuántica, es la base de la computación cuántica óptica.

Consiste en aprovechar las propiedades de la luz, como su dualidad onda-partícula, para inducir patrones de interferencia que permitan codificar y procesar información cuántica.

En los experimentos multifotónicos tradicionales se suele emplear la codificación espacial, en la que los fotones se manipulan en diferentes trayectorias espaciales para inducir interferencias.

Estos experimentos requieren complicados montajes con numerosos componentes, por lo que consumen muchos recursos y son difíciles de ampliar.

En cambio, Carosini, Walther y sus colegas optaron por un enfoque basado en la codificación temporal.

Esta técnica trabaja con el factor tiempo de los fotones en vez de con el factor espacio.

Para poner en práctica este enfoque, desarrollaron una arquitectura innovadora en el Laboratorio Christian Doppler de la Universidad de Viena, utilizando un bucle de fibra óptica.

Este diseño permite el uso repetido de los mismos componentes ópticos, facilitando una interferencia multifotónica eficaz con recursos físicos mínimos.

En el experimento, los investigadores observaron interferencias cuánticas entre hasta ocho fotones, superando la escala de la mayoría de los experimentos de esta clase realizados previamente.

Gracias a la versatilidad del nuevo enfoque, el patrón de interferencia puede reconfigurarse para adaptarse a otras escalas, sin necesidad de cambiar el equipamiento óptico.

Los resultados demuestran la significativa eficiencia de recursos de la arquitectura implementada en comparación con lo que ocurre con los enfoques tradicionales de codificación espacial.

El nuevo sistema allana el camino hacia el desarrollo de tecnologías cuánticas más accesibles y mejor adaptables a escalas mayores.

Fuente: Science Advances