Un nuevo avance en el almacenamiento cuántico ve un qubit almacenado durante 20 milisegundos
Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) batieron un nuevo récord al almacenar un qubit en un cristal durante 20 milisegundos, Comunicado de prensa revela.
El nuevo registro de almacenamiento cuántico podría ayudar a desarrollar redes de telecomunicaciones cuánticas ultraseguras de larga distancia.
La física cuántica ha permitido una multitud de innovaciones, incluidas computadoras, teléfonos inteligentes y GPS. El campo también muestra un gran potencial para abrir nuevas vías de investigación. para computación cuántica y criptografía, esta última potencialmente permitiendo el envío de mensajes cifrados a través de redes de comunicación cuántica.
Un obstáculo se interpone en el camino. Después de viajar unos cientos de kilómetros en un cable de fibra óptica, los fotones que transportan los qubits (bits cuánticos) que almacenan información desaparecen, cesando la comunicación.
Los investigadores de UNIGE se han propuesto construir «repetidores», una especie de «relé» basado en parte en la memoria cuántica. Su investigación se publica en la revista Información cuántica de npj.
La superposición, a la que Albert Einstein se refirió como «acción aterradora a distancia», permitiría una comunicación ultrasegura porque alertaría al remitente tan pronto como su mensaje haya sido interceptado, y no podría copiarse sin romper el enredo que permite la mensaje a enviar primero.
En 2015, un equipo de UNIGE dirigido por Mikael Afzelius, profesor del Departamento de Física Aplicada, logró almacenar un qubit transportado por un fotón durante 0,5 milisegundos en un cristal. El fotón transfirió su estado cuántico a los átomos del cristal antes de desaparecer. Sin embargo, los resultados mostraron que el fenómeno no duró lo suficiente como para construir la mayor red de cristales requerida para construir una gran red de comunicación.
«Un récord mundial para la memoria cuántica»
Sin embargo, el nuevo hito de 20 milisegundos podría ser justo el avance que el equipo de Afzelius ha estado buscando. «Es un récord del mundo por un memoria cuántica basado en un sistema de estado sólido, en este caso un cristal. Incluso logramos alcanzar la marca de los 100 milisegundos con una pequeña pérdida de fidelidad”, dijo Azfelius.
Para sus experimentos, los investigadores mantuvieron sus cristales a temperaturas de -273,15 °C para no perturbar el efecto de enredo.
«Aplicamos un pequeño campo magnético de una milésima de Tesla al cristal y utilizamos métodos de desacoplamiento dinámico, que implican el envío de intensas frecuencias de radio al cristal», dijo Antonio Ortu, becario postdoctoral en el Departamento de Física Aplicada de la UNIGE.
«El efecto de estas técnicas es desacoplar los iones de tierras raras de las perturbaciones ambientales y aumentar el rendimiento de almacenamiento que hemos conocido hasta ahora en casi un factor de 40», agregó.
El resultado de este experimento podría permitir el desarrollo de redes de telecomunicaciones cuánticas de larga distancia, incluso si los investigadores aún tuvieran que extender aún más el tiempo de almacenamiento. En su artículo, los investigadores especifican que “el objetivo es desarrollar un sistema que sea efectivo en todos estos puntos y que pueda comercializarse en un plazo de diez años”.
