Investigadores de TU Wien y la Universidad de Harvard han encontrado una nueva forma de transferir información cuántica, mediante el uso de pequeñas vibraciones mecánicas.

La física cuántica ha conducido a nuevos tipos de sensores, métodos seguros de transmisión de datos e investigadores están trabajando para computadoras. Sin embargo, el principal obstáculo es encontrar la forma correcta de acoplar y controlar con precisión un número suficiente de sistemas cuánticos (por ejemplo, átomos individuales).

“Estamos probando pequeños diamantes con átomos de silicio incorporados; estos sistemas cuánticos son particularmente prometedores”, dice el profesor Peter Rabl, de TU Wien.

“Normalmente, los diamantes están hechos exclusivamente de carbono, pero la adición de átomos de silicio en ciertos lugares crea defectos en la red cristalina donde se puede almacenar la información cuántica”, dijo. Estos defectos microscópicos en la red cristalina se pueden utilizar como pequeños interruptores que se pueden alternar entre un estado de mayor energía y un estado de menor energía con microondas.

Junto con un equipo de la Universidad de Harvard, el grupo de investigación de Peter Rabl ha desarrollado una nueva idea para lograr el acoplamiento específico de estos cuantos en el diamante. Uno a uno, se pueden construir en una pequeña barra de diamante que mide solo unos pocos micrómetros de longitud, como perlas individuales en un collar. Al igual que un diapasón, esta varilla puede hacerse vibrar; sin embargo, estas vibraciones son tan pequeñas que solo pueden describirse utilizando la teoría cuántica. Es a través de estas vibraciones que los átomos de silicio pueden formar un enlace cuántico mecánico entre sí.

“La luz está hecha de fotones, la cantidad de luz. De la misma manera, las vibraciones mecánicas o las ondas de sonido también se pueden describir de una manera cuántica mecánica. Están compuestas de fonones, las unidades de vibración mecánica más pequeñas posibles”, explica Peter Rabl.

Como el equipo de investigación ahora ha podido mostrar usando cálculos de simulación, cualquier cantidad de estos cuantos se puede unir en la varilla de diamante a través de fonones. Los átomos de silicio individuales se encienden y apagan con microondas. Durante este proceso, emiten o absorben fonones. Esto crea un entrelazamiento cuántico de los defectos de silicio, lo que permite transferir información cuántica.

Hasta ahora, no estaba claro si algo así era posible. “Por lo general, se espera que los fonones se absorban en algún lugar, o entren en contacto con el medio ambiente y pierdan así sus propiedades mecánicas cuánticas”, dice Peter Rabl. “Los fonones son el enemigo de la información cuántica, por así decirlo. Pero con nuestros cálculos, pudimos demostrar que, cuando se controlan adecuadamente utilizando microondas, los fonones son, de hecho, utilizables para aplicaciones técnicas”.

La principal ventaja de esta nueva tecnología radica en su escalabilidad. “Hay muchas ideas para sistemas cuánticos que, en principio, se pueden utilizar para aplicaciones tecnológicas. El mayor problema es que es muy difícil conectar una cantidad suficiente para poder llevar a cabo operaciones informáticas complicadas”, dice Peter Rabl. La nueva estrategia de usar fonones para este propósito podría allanar el camino hacia una tecnología cuántica escalable.

Fuente: Europa Press