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El Internet Cuántico más cerca gracias a este descubrimiento

Gracias a un nuevo metal es posible almacenar partículas de luz estables en cristales
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01/09/2017 - 11:44

Todo el mundo que conozca algo de electrónica sabrá que el funcionamiento de los bits es lo más simple del mundo. Es la unidad más básica de la información electrónica, un bit puede establecerse como falso o negativo, no hay más posibilidades. Un bit "está" cuando tiene de valor uno, y cuando no es cero. No es muy difícil almacenar estos valores electrónicamente. Los primeros dispositivos de memoria conseguían esto gracias a acumulaciones de cargas estáticas en tubos de selectrón. Ahora, almacenamos bits gracias a transistores, tan pequeños que se acercan a la escala de átomos.

No obstante, en la frontera de la información se encuentran los datos cuánticos. Aquí, la unidad fundamental de información es diferente. Los bits se convierten en qubits. Los Qubits son delicados por una sencilla razón. Una serie de combinaciones simultáneas algo extrañas de unos y ceros, que no unos o ceros, tienen la capacidad de almacenar una gran cantidad de información. Pero como esto lo hacen dentro de un estado cuántico, la más mínima perturbación podría destruirla.

Unos científicos han desarrollado un método más eficiente y seguro que los sistemas actuales, todo gracias a un metal muy raro de la tierra que abriría las puertas a la comunicación cuántica estable.

Estos investigadores de Caltech, liderados por el científico de materiales Andrei Faraon, han desarrollado una nueva tecnología de memoria cuántica que es más eficiente y existe a una escala mucho más pequeña y practica que la conseguida con anteriores métodos.

Esta tecnología, está basada en atrapar las partículas de la luz en cristales hechos de un metal muy raro llamado Neodymium, que podría ser un paso clave para desarrollar las comunicaciones cuánticas a larga distancia, o lo que es lo mismo, el llamado Internet Cuántico. Su trabajo era publicado en la revista Science esta semana.

Entiende la mecánica cuántica

Los qubits o cúbits pueden ser almacenados de muchísimas maneras basándonos en las propiedades de las partículas. la rotación del electrón, niveles de energía atómica, redes atómicas y rotaciones nucleares. Los investigadores, sobre todo estaban interesados en los fotones, al menos cuando se trata de diseñar esquemas prácticos de computación cuántica.

Los fotones, son la unidad básica de las partículas de las fuerzas electromagnéticas como la luz o la electricidad, tienen la ventaja de poder permanecer estables durante largas distancias de tiempo y espacio. La propiedad que codifica la información, la polarización, no es muy difícil de manipular y trabajar en torno a ella.

El problema de usar fotones en los sistemas de procesamiento cuántico es la escalabilidad. Podemos hacer muchas cosas útiles con los fotones, pero a veces es necesario que sea a escalas muy pequeñas. Aquí, es donde Faraon y sus compañeros entran en juego, ya que han conseguido ofrecer esa escalabilidad de la que carecen. 

Los cristales son un lugar perfecto para almacenar fotones. La idea básica es acoplar la resonancia natural de un cristal a las frecuencias de las partículas de luz que se van a almacenar en ese cristal. Una vez la frecuencia ha sido sincronizada, las cosas empiezan a funcionar.  El equipo de Faraon ha reducido las cosas hasta el punto de que la luz y la materia se acoplan a la escala de las partículas individuales, por lo que se mejora la interacción. La nanocavidad lograda por el grupo aumenta tanto la eficiencia y la polarización del fotón. Ahí, es donde está el qubit.

"El esquema de la nanocavidad permite un desarrollo versátil de la interfaz cuántica de la materia ligera, y ofrece la ventaja única de una preparación de memoria más rápida y eficiente". Declaraba Faraon en su trabajo.

¿Qué es una computadora cuántica?

Ahora que es posible este tipo de trabajo, se puede empezar a imaginar memorias cuánticas más grandes. Por un lado, esto ofrecería un impulso a los esquemas de repetidores cuánticos requeridos para implementar un Internet Cuántico en el que grandes cantidades de información puedan ser compartidas globalmente con la seguridad ofrecida por la mecánica cuántica.

[Vía: MotherBoard]