Nuevos avances en el entrelazamiento cuántico a distancia
Investigadores europeos han avanzado en el estudio del fenómeno de la mecánica cuántica denominado entrelazamiento, en este caso entre sistemas cuánticos remotos. El equipo, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Alemania), fue capaz de demostrar que dos sistemas cuánticos atómicos remotos pueden configurarse de modo que alcancen un estado «entrelazado» común. Esto significa que un sistema es un átomo único atrapado en un resonador óptico y el otro es un condensado de Bose-Einstein consistente en cientos de miles de átomos ultrafríos. Gracias a este sistema híbrido de dos nodos estacionarios entrelazados y remotos creados por el equipo en su investigación se ha alcanzado un hito en el desarrollo de redes cuánticas. Este trabajo recibió 5,3 millones de euros del proyecto AQUTE («Tecnologías cuánticas atómicas»), financiado mediante el tema «Tecnologías de la información y la comunicación» del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea. Albert Einstein se refirió al fenómeno del entrelazamiento de la mecánica cuántica como una «estremecedora acción a distancia» debido a sus extrañas consecuencias. Los físicos han intentado durante años desarrollar conceptos con los que aprovechar en términos prácticos este fenómeno, por ejemplo la transmisión segura de datos generando un entrelazamiento en un proceso local que después se distribuye por sistemas cuánticos remotos. Además, este tipo de redes puede servir para la construcción de un ordenador cuántico universal en el que se intercambien bits cuánticos y fotones entre nodos diseñados para almacenar y procesar información. En el fenómeno cuántico del entrelazamiento, dos sistemas cuánticos se agrupan de tal forma que sus propiedades resultan correlativas en términos estrictos, situación que precisa un contacto directo entre las partículas para que suceda. No obstante, existen muchas aplicaciones de una red cuántica en las que es necesario que el entrelazamiento se comparta entre dos nodos remotos denominados bits cuánticos «estacionarios». Una forma de lograrlo es mediante el empleo de fotones o bits cuánticos «voladores» que transportan el entrelazamiento. En varios sentidos este proceso es similar a la telecomunicaciónes tradicionales, en las que se utiliza luz para transmitir información entre ordenadores o teléfonos. En el caso de un red cuántica esta tarea presenta muchas más complicaciones pues los estados de entrelazamiento cuántico son extremadamente frágiles y sólo perduran si el aislamiento de las partículas con respecto a su entorno es el adecuado. El equipo alemán dedicado a este estudio ha dado un paso adelante al entrelazar dos sistemas cuánticos atómicos ubicados en dos laboratorios distintos. Esto puede representarse por un lado como un único átomo de rubidio atrapado en el interior de un resonador óptico formado por dos espejos de enorme reflexividad, y por otro como un cúmulo de cientos de miles de átomos de rubidio ultrafríos que forman un condensado de Bose-Einstein. En este estado todas las partículas poseen las mismas propiedades cuánticas y por tanto todas actúan como un «superátomo» único. «Un condensado de Bose-Einstein es muy adecuado para su empleo como memoria cuántica debido a que este estado exótico no sufre perturbaciones provocadas por el movimiento térmico», explicó Matthias Lettner, uno de los autores del estudio. «Así es posible almacenar y recuperar información cuántica con gran eficiencia y conservar este estado durante mucho tiempo. El intercambio de información cuántica entre fotones y sistemas de información cuántica precisa una interacción intensa entre luz y materia. En el caso del átomo aislado lo hemos logrado mediante múltiples reflejos entre los dos espejos del resonador, mientras que para el condensado de Bose-Einstein la interacción entre luz y materia se mejora gracias a la gran cantidad de átomos presentes.» El proyecto AQUTE se propuso desarrollar tecnologías cuánticas basadas en sistemas atómicos, moleculares y ópticos tanto para computación cuántica escalable y tecnologías habilitadas para el entrelazamiento como para la metrología y la detección. Además, confía en crear y aprovechar conexiones interdisciplinarias entre la física atómica, molecular y óptica y además incluir conceptos y configuraciones experimentales de sistemas de estado sólido. Todo ello se realizará con el fin de, por un lado, fortalecer las relaciones entre disciplinas en las fronteras de la ciencia de la información cuántica y otros campos de la física o de la ciencia en general y, por otro, construir sistemas híbridos innovadores que acoplen de forma coherente grados de libertad cuántica físicamente diferentes.Para más información, consulte: Instituto Max Planck de Óptica Cuántica: http://www.mpq.mpg.de/cms/mpq/en/index.html
Países
Alemania