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Físicos cuánticos daneses crean anuncios a nanoescala

Físicos cuánticos daneses crean anuncios a nanoescala

imagen: Ilustración de dos cortes que contienen dos fuentes de luz cuántica entrelazadas
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Crédito: Peter Luddell

En un nuevo avance, investigadores de la Universidad de Copenhague, en colaboración con la Universidad Ruhr de Bochum, han resuelto un problema que ha causado dolores de cabeza a los investigadores cuánticos durante años. Los investigadores ahora pueden controlar dos fuentes de luz cuántica en lugar de solo una. Por trivial que pueda parecer para los no iniciados en el campo cuántico, este gran avance permite a los investigadores crear un fenómeno conocido como entrelazamiento mecánico cuántico. Esto, a su vez, abre nuevas puertas para que las empresas y otros comercialicen la tecnología.

Pasar de uno a dos es una pequeña hazaña en la mayoría de los contextos. Pero en el ámbito de la física cuántica, hacerlo es crucial. Durante años, investigadores de todo el mundo han buscado desarrollar fuentes de luz cuántica estables y lograr el fenómeno conocido como entrelazamiento mecánico cuántico, un fenómeno con propiedades casi de ciencia ficción, en el que dos fuentes de luz pueden influirse entre sí instantáneamente y quizás a través de un Gran escala. distancias geográficas. El entrelazamiento es la base de las redes cuánticas y es fundamental para el desarrollo de una computadora cuántica funcional.

Hoy, investigadores del Instituto Niels Bohr han publicado un nuevo hallazgo en la prestigiosa revista Science, en el que lograron precisamente eso. Según el profesor Peter Lowdal, uno de los investigadores detrás del hallazgo, este es un paso crucial en los esfuerzos por llevar el desarrollo de la tecnología cuántica al siguiente nivel y «definir» las computadoras, la criptografía e Internet en la sociedad.

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«Ahora podemos controlar dos fuentes de luz cuántica y conectarlas entre sí. Puede que no parezca mucho, pero es un gran avance y se basa en los últimos 20 años de trabajo. Al hacerlo, hemos revelado la clave para ampliar a nivel tecnológico, que es fundamental para la mayoría de las aplicaciones de los dispositivos cuánticos”, dice el profesor Peter Luddell, quien ha realizado investigaciones en el área desde 2001.

Toda la magia ocurre en un llamado nanochip, que no es mucho más grande que el diámetro de un cabello humano, que los investigadores también han desarrollado en los últimos años.

Las fuentes cuánticas superan a la computadora más poderosa del mundo

El grupo de Peter Ludal está trabajando con un tipo de tecnología cuántica que utiliza partículas de luz, llamadas fotones, como microportadores para transmitir información cuántica sobre ellos.

Si bien el grupo de Ludal fue pionero en esta disciplina de la física cuántica, hasta ahora solo han logrado controlar una fuente de luz a la vez. Esto se debe a que las fuentes de luz son muy sensibles al «ruido» externo, lo que las hace extremadamente difíciles de copiar. En el nuevo resultado, el grupo de investigación logró crear dos fuentes de luz cuántica idénticas en lugar de una sola.

«Enredo significa que al controlar una fuente de luz, inmediatamente afecta a la otra. Esto hace posible crear una red completa de fuentes de luz cuántica entrelazadas, todas interactuando entre sí, en las que puede realizar operaciones de bits cuánticos», explica Alexei: Terranov, el autor principal del artículo, usa los bits de la misma manera que se usan en una computadora normal.

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Esto se debe a que un qubit puede ser 1 y 0 al mismo tiempo, lo que da como resultado una potencia de procesamiento que es inalcanzable con la tecnología informática actual. Según el profesor Ludall, solo 100 fotones de una sola fuente de luz cuántica contendrán más información de la que puede procesar la supercomputadora más grande del mundo.

Usando 20-30 fuentes de luz cuántica entrelazadas, existe la posibilidad de construir una computadora cuántica universal con corrección de errores: el «santo grial» absoluto de la tecnología cuántica, en el que las grandes empresas de TI ahora están invirtiendo muchos miles de millones.

Otros actores dependerán de la investigación.

Según Ludall, el mayor desafío fue la transición de controlar solo una o dos fuentes de luz cuántica. Entre otras cosas, esto hizo necesario que los investigadores desarrollaran nanochips que fueran extremadamente silenciosos y controlaran con precisión cada fuente de luz.

Con el nuevo avance de la investigación, la investigación fundamental en física cuántica ya está en marcha. Ahora es el momento de que otros actores tomen el trabajo de los investigadores y lo utilicen en sus misiones para popularizar la física cuántica en una gama de tecnologías que incluyen computadoras, Internet y criptografía.

«Es muy costoso para una universidad construir una configuración en la que controlemos de 15 a 20 fuentes de luz cuántica. Ahora que hemos contribuido a la comprensión de la física cuántica básica y hemos dado el primer paso en el camino, la ampliación es mucho más de una tarea tecnológica”, dice el Prof. Luddell.

La investigación se llevó a cabo en el Centro de Excelencia para Redes Cuánticas Híbridas (Hy-Q) de la Fundación Nacional Danesa de Investigación, una colaboración entre la Universidad Ruhr de Bochum en Alemania y el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague.

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El artículo científico llega aquí cuando termina el embargo:http://www.science.org/doi/10.1126/science.ade9324.

Contacto:

Pedro Lowdal
Señor
Instituto Niels Bohr
Universidad de Copenhague
Móvil: +45 20 56 53 03
Correo electrónico: [email protected]

aleksey tiranov
Nivel posdoctoral
Instituto Niels Bohr
Universidad de Copenhague
Teléfono: +45 35 33 51 39
Correo electrónico: [email protected]

Michael burlarse de Jensen
Periodista y coordinador de equipo.
facultad de ciencias
Universidad de Copenhague
Móvil: +45 93 56 58 97
[email protected]


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