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Avances de la investigación sobre los elementos clave de la computación cuántica

Hola, ¿qué tal colega?. Te habla Simón Sánchez y en esta ocasión hablaremos sobre Avances de la investigación sobre los elementos clave de la computación cuántica

En partes iguales, fascinante y confuso, el campo de la computación cuántica continúa progresando. En el número actual de Nature se describen dos desarrollos interesantes, uno resultante de una colaboración entre la Universidad de Harvard y los investigadores del MIT y el otro del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania. Su trabajo está relacionado con los bloques de construcción fundamentales que hacen posible la computación cuántica.

Cómo resumen en Popular Mechanics, los científicos han ideado una forma de combinar átomos y partículas de luz (fotones) para crear versiones cuánticas del interruptor y la puerta lógica, dos elementos esenciales de los sistemas informáticos clásicos.

La computación cuántica ha sido considerada durante mucho tiempo el Santo Grial de la computación. Este extraño mundo de partículas superpuestas y acciones espectrales distantes promete abrir la puerta a tipos de computación sin precedentes. Más allá de la aplicación asesina criptográfica, todo tipo de cosas aparentemente espeluznantes se vuelven posibles, como simulaciones del propio universo.

En esencia, todas las computadoras modernas involucran datos y reglas. En la computación clásica, la unidad de datos más pequeña es un bit, representado como un 0 o un 1. En la computación cuántica, el bit se convierte en un q-bit y en lugar de poder representar solo dos estados, puede existir en múltiples estados. . La «superposición», como se llama este fenómeno, le permite actuar sobre una gran cantidad de información en un espacio muy pequeño, preparando el escenario para supercomputadoras increíblemente rápidas.

Sin embargo, los estados de superposición son frágiles y deben inducirse a existir. «En este punto, las computadoras cuánticas ya existen en una escala muy pequeña», dice Mikhail Lukin, director del grupo de investigación de Harvard. “Podemos conectar aproximadamente hasta una docena de qubits juntos. Pero uno de los principales desafíos que enfrenta esta comunidad es escalar estos sistemas para incluir cada vez más qubits «.

La nueva puerta e interruptor de lógica cuántica introducen un nuevo método para conectar partículas, utilizando átomos y fotones de rubidio atrapados. Los científicos de Harvard y MIT crearon el interruptor acoplando un átomo de rubidum con un solo fotón, permitiendo que tanto el átomo como el fotón cambiaran el estado cuántico de la otra partícula. Al poder pasar de un estado fundamental a un estado excitado, el acoplamiento átomo-fotón puede transmitir información como un transistor en un sistema informático clásico.

El equipo de investigación alemán utilizó láseres y láminas de espejos para atrapar el átomo, formando puertas cuánticas, que cambian la dirección del movimiento o la polarización de los fotones. Cuando el átomo de rubidio se superpone, el fotón entra y no entra en el espejo, y ambos reciben y no un cambio de polarización. A través de un atributo de la física cuántica llamado intercambio de entrelazamiento, múltiples fotones pueden compartir la información de superposición. Estos fotones enredados rebotan repetidamente en el átomo de rubidio atrapado en el espejo, sirviendo como entrada a la puerta lógica.

«El experimento de Harvard / MIT es una obra maestra de la óptica cuántica no lineal, que demuestra de manera impresionante la preponderancia de átomos individuales sobre muchos átomos para controlar los campos de luz cuántica», dice Gerhard Rempe, profesor de Max Planck Institute of Quantum Optics, que formó parte del equipo de investigación después de leer el artículo de sus homólogos estadounidenses. «La manipulación coherente de un átomo acoplado a un resonador de cristal fotónico es un gran avance y completa nuestro trabajo … con un átomo en un resonador de espejo dieléctrico».

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