De qubits estacionarios a voladores a velocidades nunca antes alcanzadas…. Esta hazaña logrado por un equipo de la Polytechnique Montréal y el Centre national de la recherche scientifique (CNRS) de Francia, nos acerca un poco más a la era en la que la información se transmite a través de principios cuánticos.
Recientemente se publicó en la prestigiosa revista un artículo titulado "Inicialización ultrarrápida y de alta fidelidad de un agujero giratorio enlazado a un centro te isoelectrónico en ZnSe". Cartas de revisión física . La creación de un qubit en seleniuro de zinc, un conocido material semiconductor, hizo posible producir una interfaz entre la física cuántica que gobierna el comportamiento de la materia en una escala nanométrica y la transferencia de información a la velocidad de la luz, allanando así el camino para la producción de redes de comunicaciones cuánticas.
Física clásica versus física cuántica
En las computadoras de hoy, reglas de la física clásica. Miles de millones de electrones trabajan juntos para formar un bit de información:0, los electrones están ausentes y 1, los electrones están presentes. En física cuántica, En cambio, se prefieren los electrones individuales, ya que expresan un atributo sorprendente:el electrón puede tomar el valor de 0, 1 o cualquier superposición de estos dos estados. Este es el qubit, el equivalente cuántico del bit clásico. Los Qubits brindan posibilidades asombrosas para los investigadores.
Un electrón gira sobre sí mismo, algo así como una peonza. Ese es el giro. Aplicando un campo magnético, este giro apunta hacia arriba, abajo, o simultáneamente apunta hacia arriba y hacia abajo para formar un qubit. Mejor aún, en lugar de usar un electrón, podemos usar la ausencia de un electrón; esto es lo que los físicos llaman un "agujero". Como su primo electrónico, el agujero tiene un giro a partir del cual se puede formar un qubit. Los qubits son criaturas cuánticas intrínsecamente frágiles, por tanto, necesitan un entorno especial.
Seleniuro de zinc, impurezas de telurio:una primicia mundial
Seleniuro de zinc, o ZnSe, es un cristal en el que los átomos están organizados con precisión. También es un semiconductor en el que es fácil introducir intencionalmente impurezas de telurio, un pariente cercano del selenio en la tabla periódica, en qué agujeros quedan atrapados, más bien como burbujas de aire en un vaso.
Este entorno protege el giro del agujero, nuestro qubit, y ayuda a mantener su información cuántica con precisión durante períodos más largos; es el momento de la coherencia, el tiempo que los físicos de todo el mundo intentan prolongar por todos los medios posibles. La elección del seleniuro de zinc tiene un propósito, ya que puede proporcionar el entorno más silencioso de todos los materiales semiconductores.
Philippe St-Jean, estudiante de doctorado en el equipo del profesor Sébastien Francoeur, utiliza fotones generados por un láser para inicializar el agujero y registrar información cuántica en él. Para leerlo, vuelve a excitar el agujero con un láser y luego recoge los fotones emitidos. El resultado es una transferencia cuántica de información entre el qubit estacionario, codificado en el giro del agujero cautivo en el cristal, y el qubit volador - el fotón, que por supuesto viaja a la velocidad de la luz.
Esta nueva técnica demuestra que es posible crear un qubit más rápido que con todos los métodos que se han utilizado hasta ahora. En efecto, apenas unos cien picosegundos, o menos de una mil millonésima de segundo, son suficientes para pasar de un qubit volador a un qubit estático, y viceversa.
Aunque este logro es un buen augurio, Queda mucho trabajo por hacer antes de que se pueda utilizar una red cuántica para realizar transacciones bancarias incondicionalmente seguras o construir una computadora cuántica capaz de realizar los cálculos más complejos. Ésa es la abrumadora tarea que seguirá afrontando el equipo de investigación de Sébastien Francoeur.
