El nuevo experimento traduce información cuántica entre diferentes tecnologías, en un paso importante para el internet cuántico y otras muchas aplicaciones tecnológicas avanzadas.
Una investigación dirigida por la Universidad de Illinois Urbana-Champaign desarrolló una nueva forma de “traducir” la información cuántica entre diferentes tipos de tecnologías cuánticas, con implicaciones significativas para la computación cuántica, la comunicación y las redes. Los investigadores lograron convertir la información cuántica del formato utilizado por las computadoras cuánticas al formato necesario para la comunicación cuántica.
“Muchas de las tecnologías que usamos para la comunicación clásica (teléfonos celulares, Wi-Fi, GPS y cosas por el estilo) usan frecuencias de luz de microondas”, comentó Aishwarya Kumar, de la Universidad de Chicago y autor principal del estudio. “Pero no puedes usar eso para la comunicación cuántica porque la información cuántica que necesitas está en un solo fotón y, en las frecuencias de microondas, esa información quedará enterrada en el ruido térmico”, explicó.
Por ese motivo, si desea construir una red cuántica o conectar computadoras cuánticas, no puede enviar fotones de microondas, pues la información cuántica es demasiado débil para sobrevivir al viaje. Transferir la información cuántica a un fotón de mayor frecuencia, llamado ‘fotón óptico’, que es mucho más resistente al ruido ambiental, podría ser la solución. Pero, como la información no se puede transferir directamente de fotón a fotón necesitamos materia intermediaria.
La novedosa tecnología, desarrollada por el equipo de Kumar, explota la capacidad de los electrones del átomo de rubidio de ejecutar dos saltos cuánticos en sus niveles energéticos, emitiendo sus respectivos fotones particulares. Un salto es exactamente igual a la energía de un fotón de microondas y el otro es exactamente igual a la energía de un fotón óptico.
Mediante el uso de láseres para cambiar las energías de los electrones hacia arriba y hacia abajo, hacen que el átomo absorba un fotón de microondas con información cuántica y luego emita un fotón óptico con esa información cuántica.
Esta traducción entre diferentes modos de información cuántica se llama ‘transducción’ y funciona en ambos sentidos.
Los investigadores utilizaron una cavidad superconductora, con túneles que se cruzan en una geometría muy específica, para obligar al fotón a rebotar en un espacio cerrado. Esto fortalece la interacción entre el fotón y cualquier materia que se coloque dentro de él.
“Una de las cosas que realmente nos emociona es la capacidad de esta plataforma para generar entrelazamientos realmente eficientes”, subrayó Kumar.
“El entrelazamiento es fundamental para casi todo lo cuántico que nos importa, desde la computación hasta las simulaciones, la metrología y los relojes atómicos. Estoy emocionado de ver qué más podemos hacer”, recalcó. Los resultados fueron publicados este miércoles en la revista Nature.
