La tecnología cuántica se considera una importante tecnología orientada al futuro:más pequeña, más rápido y con mayor rendimiento que la electrónica convencional. Sin embargo, explotar los efectos cuánticos es difícil porque los bloques de construcción más pequeños de la naturaleza tienen propiedades bastante distintas de las que conocemos en nuestro mundo cotidiano. Un equipo internacional de investigadores ha logrado extraer una manipulación tolerante a fallas de cuantos a partir de un efecto de la mecánica clásica.

El movimiento de una raqueta de tenis en el aire puede ayudar a predecir el comportamiento de los cuantos. "Usar una analogía de la física clásica nos ayuda a diseñar e ilustrar de manera más eficiente los elementos de control de los fenómenos en el mundo cuántico, "informa Stefan Glaser, profesor del Departamento de Química de la Universidad Técnica de Munich (TUM).

"Controlar las propiedades de los cuantos y usarlos en procesos técnicos ha resultado difícil hasta ahora porque los cuantos se adhieren a sus propias leyes, que a menudo superan nuestra imaginación, "explica el científico." Posibles aplicaciones como redes seguras, Por tanto, los equipos de medición de alta sensibilidad y las computadoras cuánticas ultrarrápidas están todavía en su infancia ".

Quanta bajo control

"La utilización de efectos cuánticos de manera técnica al influir en el comportamiento de las partículas a través de campos electromagnéticos requirió los métodos más rápidos posibles para desarrollar secuencias de control tolerantes a fallas, "dice Glaser". Hasta la fecha, la mayoría de los métodos se basan en procesos computacionales muy complicados ".

Junto con un equipo internacional de físicos, químicos y matemáticos, el investigador ahora ha descubierto un inesperado, enfoque prometedor y novedoso:utilizando el efecto de raqueta de tenis, un fenómeno bien conocido en la mecánica clásica, Se puede visualizar la alteración constante en el giro de los cuantos a través de comandos de control electromagnéticos.

Raqueta de tenis en movimiento

El efecto de la raqueta de tenis describe lo que sucede cuando uno lanza una raqueta de tenis al aire mientras imparte una rotación sobre un eje. Cuando se hace girar la raqueta sobre su eje transversal, aparece un efecto sorprendente:además de la rotación de 360 ​​grados prevista sobre su eje transversal, la raqueta casi siempre realizará un giro inesperado de 180 grados sobre su eje longitudinal. Cuando la raqueta es atrapada, el lado inferior inicial estará hacia arriba.

"Los responsables de este efecto son las pequeñas desviaciones y perturbaciones durante el lanzamiento y los diferentes momentos de inercia a lo largo de los tres ejes de un cuerpo asimétrico. El efecto también se puede observar lanzando un libro o un teléfono celular al aire, en buena medida sobre un ropa de cama suave, en lugar de una raqueta de tenis, "aclara Glaser. Los ejes más largo y más corto son estables. Sin embargo, el eje intermedio, en el caso de una raqueta de tenis, el eje transversal, es inestable e incluso las agitaciones minúsculas activan de forma fiable una rotación adicional de 180 grados.

Quanta en movimiento

Los cuantos también poseen momento angular, conocido como giro. Esto se puede influir aplicando un campo electromagnético. "El objetivo de esta técnica cuántica es cambiar la orientación del giro de una manera específica, minimizando así los errores causados ​​por pequeñas perturbaciones, "dice Glaser.

"La analogía matemática descubierta entre las propiedades geométricas de la física clásica relativas a los objetos que giran libremente y el control de los fenómenos cuánticos ahora se puede utilizar para optimizar el control electromagnético de los estados cuánticos, ", resume el coautor, el profesor Dominique Sugny. Además de en la Universidad Francesa de Borgoña, los científicos trabajan como Hans Fischer Fellow en el Instituto de Estudios Avanzados de TUM.

Nuevo, modelos robustos

Usando medidas del espín nuclear, el equipo pudo demostrar experimentalmente que el efecto de la raqueta de tenis realmente mejora la solidez de las secuencias de dispersión. Ahora han publicado sus resultados en la revista " Informes científicos . "

"Según estos resultados de la investigación, ahora podemos desarrollar modelos matemáticos más eficientes que permitan evitar errores al controlar procesadores cuánticos, ", añade Glaser." Basándose en el fenómeno bien entendido de la física clásica, no solo podemos visualizar el desarrollo de secuencias de control confiables en tecnología cuántica, sino que también los acelera significativamente ".