Los científicos del Instituto de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago han logrado dos avances en la búsqueda del desarrollo de la tecnología cuántica. En un estudio, entrelazaron dos bits cuánticos utilizando sonido por primera vez; en otro, construyeron el enlace de largo alcance de la más alta calidad entre dos qubits hasta la fecha. El trabajo nos acerca a aprovechar la tecnología cuántica para hacer computadoras más potentes, Sensores ultrasensibles y transmisiones seguras.

"Ambos son pasos transformadores hacia las comunicaciones cuánticas, "dijo el coautor Andrew Cleland, el Profesor John A. MacLean Sr. de Ingeniería Molecular en el Laboratorio Nacional Argonne afiliado a IME y UChicago. Líder en el desarrollo de tecnología cuántica superconductora, dirigió el equipo que construyó la primera "máquina cuántica, "demostrando el rendimiento cuántico en un resonador mecánico". Uno de estos experimentos muestra la precisión y exactitud que ahora podemos lograr, y el otro demuestra una nueva habilidad fundamental para estos qubits ".

Los científicos e ingenieros ven un enorme potencial en la tecnología cuántica, un campo que utiliza las extrañas propiedades de las partículas más pequeñas de la naturaleza para manipular y transmitir información. Por ejemplo, bajo ciertas condiciones, dos partículas pueden estar "enredadas", sus destinos vinculados incluso cuando no están conectados físicamente. Las partículas enredadas te permiten hacer todo tipo de cosas interesantes, como transmitir información al instante al espacio o hacer redes imposibles de piratear.

Pero la tecnología tiene un largo camino por recorrer, literalmente:un gran desafío es enviar información cuántica a cualquier distancia sustancial, a lo largo de cables o fibras.

En un estudio publicado el 22 de abril en Física de la naturaleza , El laboratorio de Cleland pudo construir un sistema a partir de qubits superconductores que intercambiaban información cuántica a lo largo de una pista de casi un metro de largo con una fidelidad extremadamente fuerte, con un rendimiento mucho mayor que se había demostrado previamente.

"El acoplamiento fue tan fuerte que podemos demostrar un fenómeno cuántico llamado 'ping-pong cuántico':enviar y luego capturar fotones individuales a medida que rebotan, "dijo Youpeng Zhong, estudiante de posgrado en el grupo de Cleland y primer autor del artículo.

Uno de los avances de los científicos fue la construcción del dispositivo adecuado para enviar la señal. La clave fue dar forma a los pulsos correctamente, en forma de arco, como abrir y cerrar una válvula lentamente, al ritmo justo. Este método de 'estrangular' la información cuántica les ayudó a lograr tal claridad que el sistema podría pasar una medida estándar de oro del entrelazamiento cuántico. llamada prueba de Bell. Esta es la primera vez para qubits superconductores, y podría ser útil para construir computadoras cuánticas, así como para comunicaciones cuánticas.

El otro estudio, publicado el 26 de abril en Ciencias , muestra una forma de entrelazar dos qubits superconductores utilizando sonido.

Un desafío para los científicos e ingenieros a medida que avanzan en la tecnología cuántica es poder traducir las señales cuánticas de un medio a otro. Por ejemplo, La luz de microondas es perfecta para transportar señales cuánticas en el interior de los chips. "Pero no se puede enviar información cuántica a través del aire en microondas; la señal simplemente se inunda, "Dijo Cleland.

El equipo construyó un sistema que podía traducir el lenguaje de microondas de los qubits en sonido acústico y hacer que viajara a través del chip, utilizando un receptor en el otro extremo que podría hacer la traducción inversa.

Requería algo de ingeniería creativa:"Las microondas y la acústica no son amigas, así que tuvimos que separarlos en dos materiales diferentes y apilarlos uno encima del otro, "dijo Audrey Bienfait, investigador postdoctoral y primer autor del estudio. "Pero ahora que hemos demostrado que es posible, abre algunas posibilidades nuevas e interesantes para los sensores cuánticos ".