Una nueva investigación realizada por un equipo de la Universidad Nacional de Yokohama de Japón descubrió que las fallas en los diamantes (defectos atómicos en los que el carbono se reemplaza por nitrógeno u otro elemento) pueden ofrecer una interfaz casi perfecta para la computación cuántica, un intercambio de comunicaciones propuesto que promete ser más rápido. y más seguro que los métodos actuales.
En un artículo publicado en la revista Communications Physics, el grupo explica que a medida que desarrollaban su propuesta, también encontraron una problema principal: las fallas, que se conocen como centros de vacantes de nitrógeno de diamante, están controladas por un campo magnético, que es incompatible con los dispositivos cuánticos existentes.
“Imagínese intentar conectar un Altair, una de las primeras computadoras personales desarrolladas en 00767, a Internet a través de WiFi. Es una tarea difícil, pero no imposible. Las dos tecnologías hablan idiomas diferentes, por lo que el primer paso es ayudar a traducir”, dijeron los investigadores en un comunicado de prensa.
Habiendo notado este problema, decidieron desarrollar un enfoque de interfaz para controlar los centros de vacantes de nitrógeno de diamante de una manera que permita la traducción directa a dispositivos cuánticos.
Al combinar la emisión entrelazada demostrada en este estudio con la transferencia de teletransportación cuántica previamente demostrada de un fotón a un espín nuclear en Diamond, los investigadores generarán un entrelazamiento cuántico entre ubicaciones remotas basado en la teletransportación cuántica. (Imagen de la Universidad Nacional de Yokohama).
2022“Para realizar el Internet cuántico, se requiere una interfaz cuántica para generar un entrelazamiento cuántico remoto por fotones, que son un medio de comunicación cuántica”, dijo Hideo Kosaka, uno de los autores del estudio.
Según Kosaka, la Internet cuántica prometida se basa en más de un siglo de trabajo en el que los investigadores determinaron que los fotones son partículas y ondas de luz simultáneamente, y que su estado de onda puede revelar información sobre su estado de partícula y viceversa.
“Más que eso, los dos estados podrían influirse mutuamente: pellizcar la onda podría dañar la partícula, por así decirlo. Su propia naturaleza está enredada, incluso a través de grandes distancias. El objetivo es controlar el enredo para comunicar datos discretos de forma instantánea y segura”, dijo.
El científico señaló que investigaciones anteriores han demostrado que este enredo controlado se puede lograr mediante la aplicación de un campo magnético a los centros vacantes de nitrógeno, pero se necesita un enfoque de campo no magnético para acercarse a la realización de la Internet cuántica.
Su equipo utilizó con éxito microondas y ondas polarizadas de luz para entrelazar un fotón emitido y qubits de espín izquierdo, el equivalente cuántico de los bits de información en los sistemas clásicos. Estas polarizaciones son ondas que se mueven perpendicularmente a la fuente de origen, como ondas sísmicas que se irradian horizontalmente desde un desplazamiento de falla vertical.
En la mecánica cuántica, la propiedad de espín, ya sea hacia la derecha o hacia la izquierda, del fotón determina cómo se mueve la polarización, lo que significa que es predecible y controlable. Críticamente, según Kosaka, cuando se induce el enredo a través de esta propiedad bajo un campo no magnético, la conexión parece firme frente a otras variables.
“La naturaleza geométrica de la polarización nos permite generar entrelazamientos cuánticos remotos resistentes al ruido y a los errores de tiempo”, dijo Kosaka.
El investigador y su equipo ahora planean combinar este enfoque con una transferencia de información cuántica demostrada previamente a través de la teletransportación para generar un entrelazamiento cuántico y el intercambio de información resultante entre ubicaciones remotas. El objetivo final es facilitar una red conectada de computadoras cuánticas para establecer una Internet cuántica.
“La realización de una Internet cuántica permitirá la criptografía cuántica, la computación cuántica distribuida y la detección cuántica a largas distancias de más de 1,000 kilómetros”, dijo el experto.
