En este momento estás viendo Memorias cuánticas: un paso hacia la construcción de la internet cuántica

Memorias cuánticas: un paso hacia la construcción de la internet cuántica

Memorias cuánticas: un paso hacia la construcción de la internet cuántica. Durante 1990 se lograron avances importantes en el campo de las telecomunicaciones. Se consiguió extender la red a distancias más allá de las ciudades y áreas metropolitanas; marcando así un antes y un después en la comunicación global.

Para aumentar la escala del sistema se utilizaron repetidores que mejoraban las señales atenuadas; y les permitían viajar a distancias más largas con las mismas características de intensidad y fidelidad.

Con la adición de satélites al sistema, se normalizó el hecho de estar perdido entre las montañas en Europa; y poder hablar con amigos viviendo en la otra punta del mundo.

En el camino hacia la construcción de la futura internet cuántica, las memorias cuánticas desempeñan ese mismo papel.

Junto con las fuentes generadoras de qubits, son los componentes básicos de este sistema; y actúan como repetidores de operaciones de datos utilizando la superposición y el entrelazamiento cuánticos como ingredientes claves.

Pero, para manejar un sistema como la internet cuántica, es necesario entrelazar esas memorias a larga distancia; y mantener ese entrelazamiento de la manera más eficiente posible, refiere el portal Noticias de la Ciencia.

Entrelazamiento materia-materia entre dos memorias cuánticas

Dario Lago, Samuele Grandi, Alessandro Seri y Jelena Rakonjac, forman parte del Instituto de Ciencias Fotónicas en la localidad de Castelldefels; y están dirigidos por el profesor ICREA del ICFO, Hugues de Riedmatten.

Ellos lograron, por primera vez, un entrelazamiento materia-materia entre dos memorias cuánticas; el cual se ha conseguido entre memorias de estado sólido, con propiedades multimodo; remotas (colocadas a cierta distancia); y operando en la longitud de onda de las telecomunicaciones.

LEE TAMBIÉN:   Banco Mundial espera una desaceleración económica en 2023

Dicho de manera más simple. Consiguieron almacenar, durante un máximo de 25 microsegundos, un único fotón entre dos memorias cuánticas separadas entre sí por 10 metros de distancia.

Los investigadores sabían que el fotón estaba en una de las dos memorias; pero no sabían en cuál. De hecho, el fotón estaría en un estado de superposición cuántico en dos memorias a la vez; que, sorprendentemente, se encontraban a 10 metros de distancia.

El equipo supo que se había creado entrelazamiento al detectar un fotón en la longitud de onda de las telecomunicaciones; que se almacenó en las memorias cuánticas de forma múltiplex, técnica que permite enviar varios mensajes simultáneamente por un solo canal de comunicación.

Estas dos características – lograr entrelazamiento en la longitud de onda de las telecomunicaciones y de forma múltiplex -; son clave para escalar/extender el sistema a grandes distancias. Y se han logrado juntas por primera vez.

Entrelazamiento de manera conjunta y eficiente

Como señala Darío Lago, estudiante de doctorado en ICFO y primer autor del estudio

«Hasta ahora, otros grupos ya habían conseguido varios de los hitos logrados en este experimento; como entrelazar memorias cuánticas o almacenar fotones en memorias cuánticas con una eficiencia y tasa elevadas. Pero la singularidad de este experimento es que nuestras técnicas lo lograron de manera conjunta y eficiente; y que el sistema puede llegar a extenderse a grandes distancias».

Lograr este objetivo ha necesitado de esfuerzo y tiempo. El equipo preparó el experimento durante el transcurso de varios meses; utilizando como memorias cuánticas cristales base dopados con praseodimio, elemento químico del grupo de las tierras raras.

LEE TAMBIÉN:   Primer parque solar marino de Japón abastecerá a Tokio

También se utilizaron dos fuentes generadoras de pares de fotones, correlacionados e individuales. En cada par de fotones, había uno llamado «mensajero», con una longitud dentro del rango de las telecomunicaciones de 1.436 nm; y el otro, llamado «señal», con una longitud de onda de 606 nm.

Los fotones señal se enviaron a una memoria cuántica, formada por millones de átomos colocados aleatoriamente dentro de un cristal; y se almacenaron allí a través de un protocolo llamado AFC – por las siglas en inglés de peine de frecuencia atómica.

A su vez, los fotones mensajeros se enviaron a través de una fibra óptica a un dispositivo llamado divisor de haz; donde se borró por completo la información sobre su origen y trayectoria.

Y lograron el entrelazamiento

Samuele Grandi, investigador postdoctoral y coautor del estudio, comenta: “Borramos cualquier tipo de característica que nos dijera de dónde procedían los fotones mensajeros; porque no queríamos tener ninguna información sobre el fotón señal ni intuir en qué memoria cuántica se estaba almacenando”.

Al borrar estas características, el fotón señal podía almacenarse en cualquiera de las memorias cuánticas; lo que significaba que había entrelazamiento entre ellas.

Para confirmar el entrelazamiento, los científicos veían en el monitor un clic cada vez que un fotón mensajero llegaba al detector. Este entrelazamiento era el fotón señal en estado de superposición entre las dos memorias cuánticas; almacenándose como una excitación compartida por decenas de millones de átomos durante un máximo de 25 microsegundos.

LEE TAMBIÉN:   EAU invertirá en producción de amoníaco bajo en carbono

Como mencionan Sam y Darío, “lo curioso del experimento es que no era posible saber si el fotón estaba almacenado en la memoria cuántica del laboratorio 1 o del laboratorio 2; que estaban a más de 10 metros de distancia. Aunque esta es la característica principal de nuestro experimento. Y por tanto algo que esperábamos que ocurriese, los resultados en el laboratorio seguían siendo contrarios a la intuición. Y aún más peculiar y alucinante para nosotros, ¡fuimos capaces de controlarlo!”.

La mayoría de los estudios previos han experimentado con el entrelazamiento y memorias cuánticas utilizando fotones mensajeros para saber si el entrelazamiento entre las memorias cuánticas había tenido éxito o no. Un fotón mensajero es como una paloma mensajera, y los científicos pueden saber a su llegada que se ha establecido el entrelazamiento entre las memorias cuánticas. Cuando esto sucede, los intentos de entrelazamiento se detienen y el entrelazamiento se almacena en las memorias antes de ser analizado.

Memorias cuánticas: un paso hacia la construcción de la internet cuántica

Fuente: Noticias de la Ciencia

Comentarios

Comenta en Facebook