Científicos de la Universidad de Yale han descubierto una nueva forma de manipular señales de microondas que podrían ayudar, todo a largo plazo, a desarrollar una computadora cuántica, una potente herramienta que revolucionaría el tratamiento de la información a través de una velocidad y un poder sin precedentes.

Al igual que las clásicas, las computadoras cuánticas deben ser capaces de recibir, almacenar y manipular la información con el fin de realizar cálculos. Pero la frágil naturaleza de la información cuántica, que existe como un 0, 1 o ambos al mismo tiempo, plantea desafíos.

En la investigación, publicada en la revista Nature, los físicos de Yale reportan un avance en el desarrollo de mecanismos de memoria.

El avance consiste en fotones, las unidades más pequeñas de señales microondas, que pueden servir como memoria de una computadora cuántica, al igual que la memoria RAM de un ordenador normal. Los fotones pueden transportar y almacenar información cuántica durante mucho tiempo, debido a que interactúan débilmente con el medio de comunicación (cables, aire) por el que normalmente viajan. La debilidad de estas interacciones evita que los fotones sean absorbidos por el medio y conserven la información cuántica, una vez que se hayan codificado.

En el artículo de Nature, los investigadores informan que la creación de un medio artificial hace que los fotones repelan a otros fotones, permitiendo una eficiente codificación no destructiva y, por consiguiente, la manipulación de la información cuántica.

Nuestra experiencia ha demostrado que podemos crear un medio en el que por un lado nos permita manipular el estado del fotón, y por el otro no los absorba, ya que destruiría la información cuántica almacenada en ellos

Dijo Gerhard Kirchmair, investigador postdoctoral en la Universidad de Yale y autor principal del artículo.

Esto crea una fuente de nuevos estados cuánticos sin necesidad de técnicas de control complicadas y podría simplificar ciertos algoritmos de computación cuántica. A largo plazo podría ser utilizado como un recurso más de los requeridos para construir un ordenador cuántico

El medio consta de un superconductor qubit acoplado a una cavidad resonante de microondas.

Robert J. Schoelkopf, profesor de Física aplicada en Yale, dirigió el equipo de investigación.

El documento, titulado "Observation of quantum state collapse and revival due to the single-photon Kerr effect", contiene una lista completa de los co-autores.

El truco para futuros experimentos será encender y apagar a voluntad este efecto, por lo que sólo sucede si queremos que suceda, ya tenemos experiencias en el camino que demuestran que podemos hacerlo

Concluye Kirchmair.

Vía | Nature

Un equipo de físicos del Laboratoire Kastler-Brossel de la École Normale Supérieure de París ha conseguido medir el estado de un fotón, o partícula cuántica de la luz, sin destruirlo.

Un fotón generalmente desaparece cuando se encuentra. El ojo, así como cualquier otro receptor de luz, absorbe irremisiblemente los fotones que detecta. Así, la información que lleva la luz es destruida a medida que ésta se registra. Al intentar observarlos, estos fotones se “escapan”, de manera imprevisible y repentina.

Los investigadores del Laboratoire Kastler-Brossel atraparon un fotón en una cavidad superconductora observando, en tiempo real, su nacimiento, su vida y su muerte en un intervalo de segundos. El experimento se ha basado en la llamada electrodinámica cuántica en cavidades, una rama de la óptica cuántica.

Los sistemas cuánticos microscópicos “saltan” de un estado cuántico a otro de manera que aún no ha sido totalmente comprendida, dada su rareza y su aparente falta de lógica. A pesar de ello, los físicos habían conseguido detectar saltos cuánticos de átomos, electrones, iones y otras partículas, pero no habían podido “ver” los fotones.

De esta investigación se podrían derivar aplicaciones para la fabricación de los ordenadores cuánticos, los cuales, hasta ahora, se mantienen en el terreno de lo teórico. Los ordenadores cuánticos utilizarían la lógica cuántica de manera que cada unidad base (bit, 1 ó 0) de información se convirtiría en una superposición de dos estados (1 y 0 a la vez), con lo cual la velocidad de cálculo aumentaría de manera exponencial..

La unidad de información de los futuros ordenadores cuánticos ya tiene nombre: qubit. El qubit se diferencia del bit clásico en que puede asumir el 1 y el 0, no únicamente el 1 ó 0. Un estado qubital es, pues, la superposición cuántica de esos dos estados.

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