Los físicos de la Universidad de Bonn han despejado un obstáculo adicional en el camino hacia la creación de computadoras cuánticas:en un estudio reciente, presentan un método con el que pueden clasificar de forma muy rápida y precisa un gran número de átomos. El trabajo ya ha sido publicado en Cartas de revisión física .

Imagina que estás en una tienda comprando jugo de manzana. Desafortunadamente, todas las cajas están medio vacías porque otros clientes han retirado botellas individuales al azar. Así que llenas con cuidado tu caja botella por botella. Pero espere:¡la caja vecina se llena exactamente de la manera opuesta! Tiene botellas donde su caja tiene huecos. Si pudiera levantar estas botellas de un solo golpe y colocarlas en su caja, estaría lleno de inmediato. Podrías ahorrarte mucho trabajo.

Desafortunadamente, tales soluciones no existen (todavía) para las cajas de bebidas medio vacías. Sin embargo, Los físicos de la Universidad de Bonn quieren clasificar miles de átomos como quieran en el futuro de esta manera, y en cuestión de segundos. Alrededor del mundo, Los científicos están buscando actualmente métodos que permitan procesos de clasificación en el microcosmos. La propuesta de investigadores con sede en Bonn podría impulsar el desarrollo de futuras computadoras cuánticas como un paso crucial hacia adelante. Esto permite que los átomos interactúen entre sí de manera específica para poder aprovechar los efectos de la mecánica cuántica para los cálculos. Además, las partículas deben colocarse en proximidad espacial entre sí.

Átomos magnetizados en cintas transportadoras ópticas

Los físicos están utilizando una propiedad especial de los átomos para crear su máquina de clasificación:estos giran alrededor de su propio eje como pequeñas peonzas. La dirección de rotación, el centrifugado, se puede influir con microondas. Por tanto, los físicos pusieron inicialmente todos los átomos en la misma dirección de rotación en su experimento.

En este estado, era posible cargar las partículas en un rayo láser. Sin embargo, antemano, tuvieron que manipular el láser de tal manera que coincidiera con el giro de sus partículas, un proceso conocido como polarización. Luego, los átomos fueron retenidos por el rayo láser polarizado de tal manera que no pudieron moverse. Cada partícula ocupa un lugar particular en el rayo láser, similar a las botellas en la caja.

Sin embargo, como en la caja de bebidas, algunos de los lugares del rayo láser también están desocupados. "Por lo tanto, invertimos la dirección de rotación de una manera muy específica para los átomos individuales, "explica el Dr. Andrea Alberti, el líder del equipo en el Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Bonn. "Estas partículas ya no fueron capturadas por nuestro rayo láser. Sin embargo, pudimos agarrarlos con un segundo, rayo láser polarizado de forma diferente y así moverlos como desee.

La viga de transporte puede, en principio, mover tantos átomos como quiera al mismo tiempo. Mientras esto ocurre, conservan su posición el uno para el otro. Como en el ejemplo de las botellas, De esta manera, varias partículas pueden levantarse a la vez y colocarse en los espacios entre otros átomos de una sola vez. "Nuestro método de clasificación es, por tanto, extremadamente eficaz, "explica el autor principal del estudio, Carsten Robens. "No hay ninguna diferencia importante si estamos clasificando cientos o miles de átomos; el tiempo necesario solo aumenta ligeramente". Por el momento, los investigadores solo trabajaron con cuatro átomos en su experimento, que ahora se está publicando.

En principio, el método es adecuado para crear cualquier patrón de átomos. Esto lo hace interesante para los físicos del estado sólido, por ejemplo, investigar el comportamiento de los cristales semiconductores en determinadas condiciones.