Átomos artificiales, el futuro de la ciencia cuántica

 

MIT News, informó que sus investigadores han logrado introducir una arquitectura de computación cuántica capaz de realizar cálculos cuánticos con un bajo rango de error. Además de compartir de manera rápida información cuántica entre ordenadores. El trabajo, ahora representa un importante avance hacia la creación de una computación cuántica.

Retrocediendo un poco en el tiempo, tenemos que los procesadores cuánticos a pequeña escala, ya habían realizado con éxito algunas tareas a un ritmo exponencialmente más rápido que el de las computadoras clásicas. Sin embargo, una dificultad que se encuentra es comunicar controladamente la información cuántica entre las distintas partes que integra al procesador.

En las computadoras clásicas, las interconexiones cableadas son utilizadas para enrutar la información que transita de un lado a otro, mediante un procesador en el tiempo que demore un cálculo.

En cambio, en la computación cuántica, la información en sí, es mecánica cuántica y frágil. Por ello requiere la implementación de nuevas estrategias fundamentales que ayuden a procesar y comunicar simultáneamente la información cuántica que viaja en un chip.

“Uno de los principales desafíos en la escala de las computadoras cuánticas es permitir que los bits cuánticos interactúen entre si cuando no estén ubicados”, dijo William Oliver. Profesor asociado de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación. Miembro del Laboratorio Loncoln del MIT y director asociado del Laboratorio de Investigación para Electrónica.

En base a un artículo publicado por la revista Nature, los investigadores demuestran que, si bien los átomos naturales son pequeños y puntuales, respecto a la longitud de onda de la luz con la que interactúan, este no tiene por qué ser el caso de los átomos artificiales superconductores.

En su lugar, se han construido átomos gigantes. Partiendo de bits cuánticos superconductores. O qubits. Conectados mediante una configuración sintonizable a una línea de transmisión de microondas.

Lo que les ha permitido a los investigadores realizar algunas configuraciones importantes. Como el ajustar la fuerza de las interacciones qubit-guía de onda. Para que de esta manera los qubits frágiles puedan protegerse de la decoherencia. Que otra forma seria acelerada por la guía de onda, durante la realización de operaciones de alta fidelidad.

Mientras los modelos que tratan a los átomos como objetos puntuales más pequeños que la longitud de onda de la luz con la que interactúan, los qubits superconductores, son esencialmente grandes circuitos eléctricos.

El átomo gigante emite su información como fotones de microondas en distintas ubicaciones a lo largo de la guía de onda. Logrando que los fotones interfieran entre sí. Siendo este proceso ajustable para completar la interferencia destructiva. Es decir, que la información en el qubit está protegida.

Incluso cuando no son liberados los fotones del átomo gigante, múltiples qubits aún pueden interactuar entre sí para realizar operaciones a lo largo de la guía. En donde los qubits permanecen acoplados a la guía de onda en todo momento.

Es así que, gracias a este tipo de interferencia cuántica, pueden permanecer sin ser afectados por ella. Además de protegerse de la decoherencia, mientras las operaciones de uno y dos qubits son realizadas con alta fidelidad.

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