Entrelazamiento múltiple de átomos frios

Científicos chinos han logrado un avance significativo en la computación cuántica al entrelazar con éxito múltiples átomos ultrafríos. El estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC), la Universidad de Tsinghua y la Universidad de Fudan, marca un paso crucial en el desarrollo de procesadores prácticos para computadoras cuánticas.

Estudios anteriores solo lograban entrelazar dos átomos a la vez, pero el equipo chino ideó nuevos dispositivos y métodos experimentales que les permitieron entrelazar ocho y diez átomos en bloques bidimensionales y cadenas unidimensionales, respectivamente. Este desarrollo representa un avance crucial en la preparación y manipulación del entrelazamiento de átomos a gran escala.

El entrelazamiento de átomos es un componente vital en los algoritmos cuánticos y puede conducir al desarrollo de computadoras más rápidas y potentes. Por ejemplo, una computadora cuántica con 10 bits cuánticos, o cúbits, equivale a la capacidad de memoria de 2^10 bits de una computadora convencional, y su potencia de cálculo aumenta exponencialmente con el número de partículas entrelazadas.

Los investigadores utilizaron redes ópticas, que son redes de rayos láser que se utilizan para atrapar átomos, como una plataforma prometedora para su experimento. Sin embargo, se enfrentaron al reto de entrelazar más de dos átomos simultáneamente para lograr escalabilidad.

Para superar este obstáculo, el equipo de la USTC, dirigido por Pan Jianwei, desarrolló nuevos instrumentos y tecnologías, incluyendo una super redes ópticas, un microscopio cuántico de gases y tres dispositivos digitales de microespejos. Estas innovaciones les permitieron crear y verificar el entrelazamiento de múltiples átomos con una resolución de un solo átomo.

En su experimento, el equipo utilizó aproximadamente 100 átomos de rubidio ultrafrío y logró crear pares entrelazados con una fidelidad superior al 95 % y una vida útil superior a dos segundos. Posteriormente, conectaron estos pares entrelazados para formar cadenas unidimensionales de diez átomos y bloques bidimensionales de ocho átomos, asegurando que todos los átomos de cada grupo estuvieran entrelazados simultáneamente.

En general, este estudio representa un avance significativo en el campo de la computación cuántica. El entrelazamiento exitoso de múltiples átomos ultrafríos en una trampa láser es un paso crucial hacia procesadores prácticos para computadoras cuánticas. Los investigadores creen que su trabajo proporciona los componentes esenciales para una computación cuántica escalable y práctica.

Este avance tiene amplias implicaciones para diversos campos que requieren alta potencia computacional, como el análisis de datos, la optimización y la criptografía. También podría contribuir a avances en la ciencia de los materiales, el descubrimiento de fármacos y la modelización climática.

Cabe destacar que Pan Jianwei y su equipo han estado estudiando sistemas atómicos ultrafríos basados ​​en redes ópticas desde 2010.

En conclusión, el entrelazamiento exitoso de múltiples átomos ultrafríos representa un avance significativo en la computación cuántica. Los investigadores chinos han superado las limitaciones previas y desarrollado nuevos dispositivos y métodos para lograr este hito. Su trabajo abre posibilidades para procesadores prácticos de computadoras cuánticas, con posibles aplicaciones en diversos campos. Este avance en la computación cuántica tiene el potencial de revolucionar las capacidades computacionales y respaldar futuras innovaciones tecnológicas.