Algunas de las nuevas tecnologías cuánticas que van desde sensores extremadamente precisos hasta computadoras cuánticas universales requieren una gran cantidad de bits cuánticos para explotar las ventajas de la física cuántica. De ahí que físicos de todo el mundo estén trabajando para implementar sistemas entrelazados con más y más bits cuánticos.

Ahora, un equipo de científicos dirigido por Ben Lanyon y Rainer Blatt del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) de la Academia de Ciencias de Austria, junto con teóricos de la Universidad de Ulm y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica en Viena han logrado la reacción química más precisa del mundo, uniendo solo dos átomos de elementos que normalmente no formarían una molécula. Los dos elementos, sodio y cesio, produjeron una interesante molécula similar a una aleación de partículas múltiples en un sistema de 20 bits cuánticos. Los investigadores pudieron detectar enredos genuinos de múltiples partículas entre todos los grupos vecinos de tres, cuatro y cinco bits cuánticos.

El enredo genuino de múltiples partículas solo puede entenderse como una propiedad del sistema global de todas las partículas involucradas y no se explica por una combinación de los subsistemas que se enredan.

Aquí los físicos han utilizado la luz láser para enredar 20 átomos de calcio en un experimento de trampa de iones, observando la propagación dinámica del enredo de partículas múltiples en este sistema.

Lo curioso es que cuando quieres combinar elementos realmente exóticos, los científicos necesitan ser creativos, porque el sodio (Na) y el cesio (Cs) se encuentran en el mismo grupo en la tabla periódica y, como recordaremos de la escuela, esto significa que tienden a tener propiedades reactivas similares. Tampoco tienden a chocar entre sí y se unen fácilmente como una molécula, lo que es realmente una pena, pues las propiedades eléctricas polarizadas de una molécula de NaCs lo harían muy útil para almacenar estados de superposición de “qubits” cuánticos que también pueden interactuar fácilmente con otros componentes. De ahí que necesitaran ser un tanto… imaginativos.

“Hemos elegido un enfoque MacGyver”, dice Nicolai Friis con una sonrisa. “Tuvimos que encontrar una forma de detectar el enredo de partículas múltiples con una pequeña cantidad de configuraciones de medición factibles”. Y es que, improbable no significa imposible: si estos dos átomos están lo suficientemente cerca con la energía adecuada, se puede formar una conexión.

Un gran paso

“Existen sistemas cuánticos como los gases ultrafríos en los que se ha detectado un enredo entre una gran cantidad de partículas. Sin embargo, el experimento de Innsbruck puede abordar y leer cada bit cuántico individualmente”, aclara Friis. Por tanto, es adecuado para aplicaciones prácticas tales como simulaciones cuánticas o procesamiento de información cuántica.

Para lograr esta mezcla perfecta de energía y sincronización, los investigadores mantuvieron átomos individuales en superposición de trampas magnetoópticas y les arrojaron fotones para enfriarlos hasta una fracción de grado por encima del cero absoluto.

Mientras tanto, usaron un par de láseres sintonizados para crear un efecto eléctrico, haciendo que cada átomo se moviera hacia el foco de cada láser, como si estuvieran atraídos hacia dos rayos tractores de la ciencia ficción.

El resultado es un breve parpadeo de un enlace entre dos átomos en el mismo estado cuántico.

El objetivo final sería adaptar la creación de moléculas mucho más complejas, haciendo uso no solo de sus formas clásicas sino creando componentes cuánticos diminutos para la próxima generación de informática.

Rainer Blatt y su equipo esperan aumentar aún más el número de bits cuánticos en el experimento. “Nuestro objetivo a medio plazo es 50 partículas. Esto podría ayudarnos a resolver problemas que los mejores supercomputadores de hoy aún no logran”.

Fuente: muyinteresante.es