Hace seis años, científicos de la Universidad de Innsbruck (Austria) generaron el primer byte cuántico, un ordenador cuántico compuesto por ocho partículas cuánticas entrelazadas.
Este hito aún permanece imbatido, pero «para aprovechar los cálculos de un ordenador cuántico es necesario obtener muchos más bits cuánticos», apuntó el profesor Rainer Blatt del Instituto de Física Experimental de la universidad. Su equipo de investigación creó el primer byte cuántico en una trampa de iones electromagnética. No obstante, tal y como él mismo explicó, «en estas trampas no podemos alinear gran cantidad de iones y controlarlos de forma simultánea».
Para dar una solución a este problema, los científicos comenzaron a diseñar un ordenador cuántico basado en un sistema de muchos registros de pequeño tamaño que estarían unidos entre sí. De esta forma crearon un método revolucionario basado en un concepto formulado por los físicos teóricos Ignacio Cirac y Peter Zoller. Ambos son considerados eminencias en los ámbitos de los átomos fríos, la óptica cuántica y la información cuántica, y en la base de sus investigaciones se encuentra el empleo del mundo microscópico para construir ordenadores cuánticos y sistemas de comunicación.
En su experimento, los físicos de Innsbruck lograron acoplar mediante electromagnetismo dos grupos de iones situados a una distancia de unos 50 micrómetros en los que el movimiento de las partículas ejerce de antena.
«Las partículas oscilan como electrones en los polos de una antena de televisión y generan un campo electromagnético», explicó el profesor Blatt. «Si una de las antenas se sintoniza con la otra, la parte receptora recoge la señal de la emisora y se produce el acoplamiento.»
El equipo indicó que el intercambio de energía que se produce en el proceso podría servir como base para la realización de operaciones fundamentales de computación en un ordenador cuántico.
«Hemos puesto en práctica este concepto nuevo de una forma muy sencilla», indicó el profesor Blatt. En una trampa de iones miniaturizada se creó un potencial de doble pozo para atrapar iones de calcio. Los dos pozos estaban a una distancia de 54 micras. «Al aplicar voltaje a los electrodos de la trampa de iones fuimos capaces de hacer coincidir las frecuencias de oscilación de los iones», añadió. «Esto dio lugar a un proceso de acoplamiento e intercambio de energía que puede emplearse para transmitir información cuántica.»
El acoplamiento directo de dos oscilaciones mecánicas a nivel cuántico no se había demostrado hasta ahora.
Además, los científicos mostraron que el acoplamiento se amplifica al utilizar más iones en cada pozo. «Estos iones adicionales ejercen de antena y aumentan la distancia y la velocidad de la transmisión», apuntó el profesor Blatt, que expresó su entusiasmo por el nuevo concepto, un método prometedor para la construcción de un ordenador cuántico completamente funcional.
«La nueva tecnología ofrece la posibilidad de distribuir el entrelazamiento. Al mismo tiempo podemos modificar cada célula de memoria de forma independiente», indicó. El nuevo ordenador cuántico podría utilizarse en un chip con varias microtrampas en las que los iones se comunicaran entre sí mediante acoplamiento electromagnético. El equipo concluyó que este método supone un paso importante hacia la consecución de tecnologías cuánticas de procesado de información.
Este hito aún permanece imbatido, pero «para aprovechar los cálculos de un ordenador cuántico es necesario obtener muchos más bits cuánticos», apuntó el profesor Rainer Blatt del Instituto de Física Experimental de la universidad. Su equipo de investigación creó el primer byte cuántico en una trampa de iones electromagnética. No obstante, tal y como él mismo explicó, «en estas trampas no podemos alinear gran cantidad de iones y controlarlos de forma simultánea».
Para dar una solución a este problema, los científicos comenzaron a diseñar un ordenador cuántico basado en un sistema de muchos registros de pequeño tamaño que estarían unidos entre sí. De esta forma crearon un método revolucionario basado en un concepto formulado por los físicos teóricos Ignacio Cirac y Peter Zoller. Ambos son considerados eminencias en los ámbitos de los átomos fríos, la óptica cuántica y la información cuántica, y en la base de sus investigaciones se encuentra el empleo del mundo microscópico para construir ordenadores cuánticos y sistemas de comunicación.
En su experimento, los físicos de Innsbruck lograron acoplar mediante electromagnetismo dos grupos de iones situados a una distancia de unos 50 micrómetros en los que el movimiento de las partículas ejerce de antena.
«Las partículas oscilan como electrones en los polos de una antena de televisión y generan un campo electromagnético», explicó el profesor Blatt. «Si una de las antenas se sintoniza con la otra, la parte receptora recoge la señal de la emisora y se produce el acoplamiento.»
El equipo indicó que el intercambio de energía que se produce en el proceso podría servir como base para la realización de operaciones fundamentales de computación en un ordenador cuántico.
«Hemos puesto en práctica este concepto nuevo de una forma muy sencilla», indicó el profesor Blatt. En una trampa de iones miniaturizada se creó un potencial de doble pozo para atrapar iones de calcio. Los dos pozos estaban a una distancia de 54 micras. «Al aplicar voltaje a los electrodos de la trampa de iones fuimos capaces de hacer coincidir las frecuencias de oscilación de los iones», añadió. «Esto dio lugar a un proceso de acoplamiento e intercambio de energía que puede emplearse para transmitir información cuántica.»
El acoplamiento directo de dos oscilaciones mecánicas a nivel cuántico no se había demostrado hasta ahora.
Además, los científicos mostraron que el acoplamiento se amplifica al utilizar más iones en cada pozo. «Estos iones adicionales ejercen de antena y aumentan la distancia y la velocidad de la transmisión», apuntó el profesor Blatt, que expresó su entusiasmo por el nuevo concepto, un método prometedor para la construcción de un ordenador cuántico completamente funcional.
«La nueva tecnología ofrece la posibilidad de distribuir el entrelazamiento. Al mismo tiempo podemos modificar cada célula de memoria de forma independiente», indicó. El nuevo ordenador cuántico podría utilizarse en un chip con varias microtrampas en las que los iones se comunicaran entre sí mediante acoplamiento electromagnético. El equipo concluyó que este método supone un paso importante hacia la consecución de tecnologías cuánticas de procesado de información.
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