Las tecnologías cuánticas actuales están destinadas a revolucionar el procesamiento de la información, comunicaciones, y tecnología de sensores en las próximas décadas. Los bloques de construcción básicos de los futuros procesadores cuánticos son, por ejemplo, átomos, circuitos electrónicos cuánticos superconductores, hacer girar cristales en diamantes, y fotones. En los últimos años, ha quedado claro que ninguno de estos bloques de construcción cuántica es capaz de cumplir con todos los requisitos, como recibir y almacenar señales cuánticas, procesarlos y transmitirlos.

Un grupo de investigación dirigido por los profesores József Fortágh, Reinhold Kleiner y Dieter Kölle del Instituto de Física de la Universidad de Tübingen han logrado vincular átomos almacenados magnéticamente en un chip con un resonador de microondas superconductor. La vinculación de estos dos bloques de construcción es un paso significativo hacia la construcción de un sistema cuántico híbrido de átomos y superconductores que permitirá un mayor desarrollo de procesadores cuánticos y redes cuánticas. El estudio ha sido publicado en la última Comunicaciones de la naturaleza .

Los estados cuánticos permiten algoritmos especialmente eficientes que superan con creces las opciones convencionales hasta la fecha. Los protocolos de comunicaciones cuánticas permiten, en principio, intercambio de datos imposible de piratear. Los sensores cuánticos producen los datos de medición física más precisos. "Para aplicar estas nuevas tecnologías en la vida cotidiana, tenemos que desarrollar componentes de hardware fundamentalmente nuevos, "Dice Fortágh. En lugar de las señales convencionales que se utilizan en la tecnología actual, los bits, que solo pueden ser uno o cero, el nuevo hardware tendrá que procesar estados cuánticos entrelazados mucho más complejos.

"Solo podemos lograr la funcionalidad completa mediante la combinación de diferentes bloques de construcción cuánticos, "Explica Fortágh. De esta manera, se pueden realizar cálculos rápidos utilizando circuitos superconductores; sin embargo, el almacenamiento solo es posible en escalas de tiempo muy cortas. Átomos neutros flotando sobre la superficie de un chip, debido a su poca fuerza para las interacciones con su entorno, son ideales para el almacenamiento cuántico, y como emisores de fotones para la transmisión de señales. Por esta razón, los investigadores conectaron dos componentes para hacer un híbrido en su último estudio. El sistema cuántico híbrido combina los componentes electrónicos cuánticos más pequeños de la naturaleza, los átomos, con circuitos artificiales, los resonadores de microondas superconductores. "Utilizamos la funcionalidad y las ventajas de ambos componentes, "dice el autor principal del estudio, Dr. Helge Hattermann, "La combinación de los dos sistemas cuánticos desiguales podría permitirnos crear un procesador cuántico real con redes cuánticas superconductoras, almacenamiento cuántico atómico, y qubits fotónicos ". Los qubits son, análogos a los bits en la computación convencional, la unidad más pequeña de señales cuánticas.

El nuevo sistema híbrido para futuros procesadores cuánticos y sus redes forma un paralelo con la tecnología actual, que también es un híbrido, como muestra el hardware de su computadora:Los cálculos se realizan mediante circuitos microelectrónicos; la información se almacena en soportes magnéticos, y los datos se transmiten a través de cables de fibra óptica a través de Internet. "Las futuras computadoras cuánticas y sus redes operarán con esta analogía, lo que requiere un enfoque híbrido e investigación y desarrollo interdisciplinarios para una funcionalidad completa, "Dice Fortágh.