Se prevé que el desarrollo de tecnologías que pueden procesar información basándose en las leyes de la física cuántica tendrá un impacto profundo en la sociedad moderna.

Por ejemplo, Las computadoras cuánticas pueden ser la clave para resolver problemas que son demasiado complejos para las supercomputadoras más poderosas de la actualidad. y una Internet cuántica podría, en última instancia, proteger la información del mundo de ataques maliciosos.

Sin embargo, todas estas tecnologías se basan en "información cuántica, "que normalmente se codifica en partículas cuánticas individuales que son extremadamente difíciles de controlar y medir.

Científicos de la Universidad de Bristol, en colaboración con la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), han desarrollado con éxito dispositivos a escala de chip que pueden aprovechar las aplicaciones de la física cuántica mediante la generación y manipulación de partículas individuales de luz dentro de circuitos programables a nanoescala.

Estos chips pueden codificar información cuántica en la luz generada dentro de los circuitos y pueden procesar la "información cuántica" con alta eficiencia y ruido extremadamente bajo. Esta demostración podría permitir un impulso significativo en la capacidad de producir circuitos cuánticos más complejos que se requieren en la computación cuántica y las comunicaciones.

Su trabajo, publicado en la revista Física de la naturaleza y disponible de forma gratuita en forma de preimpresión en el servidor de preimpresión arXiv, alberga una variedad de demostraciones cuánticas.

En uno de los experimentos innovadores, Investigadores de los laboratorios de tecnología de ingeniería cuántica de la Universidad de Bristol (QET Labs) demuestran la teletransportación cuántica de información entre dos chips programables por primera vez. que señalan es una piedra angular de las comunicaciones cuánticas y la computación cuántica.

La teletransportación cuántica ofrece la transferencia de estado cuántico de una partícula cuántica de un lugar a otro mediante la utilización del entrelazamiento. La teletransportación no solo es útil para la comunicación cuántica, sino que es un componente fundamental de la computación cuántica óptica. Sin embargo, establecer un enlace de comunicación entrelazado entre dos chips en el laboratorio ha demostrado ser un gran desafío.

El coautor de Bristol, Dan Llewellyn, dijo:"Pudimos demostrar un vínculo entrelazado de alta calidad en dos chips en el laboratorio, donde los fotones en cada chip comparten un solo estado cuántico.

Luego, cada chip se programó por completo para realizar una serie de demostraciones que utilizan el entrelazamiento.

"La demostración insignia fue un experimento de teletransportación de dos chips, mediante el cual el estado cuántico individual de una partícula se transmite a través de los dos chips después de que se realiza una medición cuántica. Esta medida utiliza el extraño comportamiento de la física cuántica, que simultáneamente colapsa el enlace de entrelazamiento y transfiere el estado de la partícula a otra partícula que ya se encuentra en el chip receptor ".

Otro coautor, Dr. Imad Faruque, también de Bristol, agregó:"Según nuestro resultado anterior de fuentes de fotón único de alta calidad en chip, hemos construido un circuito aún más complejo que contiene cuatro fuentes.

"Todas estas fuentes se prueban y se descubre que son casi idénticas y emiten fotones casi idénticos, que es un criterio esencial para el conjunto de experimentos que habíamos realizado, como el intercambio de enredos ".

Los resultados mostraron una teletransportación cuántica de alta fidelidad del 91 por ciento. Además, los investigadores pudieron demostrar alguna otra funcionalidad importante de sus diseños, tales como intercambio de entrelazamiento (requerido para repetidores cuánticos y redes cuánticas) y estados GHZ de cuatro fotones (requerido en computación cuántica e Internet cuántica).

Según el coautor, el Dr. Yunhong Ding, de DTU, baja pérdida, alta estabilidad, y una excelente capacidad de control son extremadamente importantes para la fotónica cuántica integrada. Dijo:"Este experimento fue posible gracias a la tecnología de fotónica de silicio de baja pérdida de última generación basada en la fabricación de alta calidad en la DTU".

Autor principal, Dr. Jianwei Wang, ahora en la Universidad de Pekín, dijo:"En el futuro, la integración de un solo chip Si de dispositivos fotónicos cuánticos y controles electrónicos clásicos abrirá la puerta a redes de procesamiento de información y comunicaciones cuánticas totalmente compatibles con CMOS basadas en chips ".