Las memorias cuánticas son dispositivos que pueden almacenar información cuántica para un momento posterior, que generalmente se implementan almacenando y reemitiendo fotones con ciertos estados cuánticos. Pero a menudo es difícil saber si una memoria almacena información cuántica o simplemente clásica. En un nuevo periódico Los físicos han desarrollado una nueva prueba para verificar la naturaleza cuántica de las memorias cuánticas.

Los investigadores, Denis Rosset, Francesco Buscemi, y Yeong-Cherng Liang, han publicado un artículo sobre la prueba de la memoria cuántica en un número reciente de Revisión física X .

"Las memorias cuánticas son componentes indispensables de las redes de comunicación cuántica de larga distancia y potencialmente incluso en una computadora cuántica a gran escala, "Liang, físico de la Universidad Nacional Cheng Kung en Taiwán, dicho Phys.org . "Para que estos componentes cumplan su propósito, es fundamental que puedan conservar, por lo menos, el entrelazamiento cuántico entre ciertas entradas a la memoria y cualquier otra parte que no entró en la memoria. Nuestro trabajo logra el equilibrio adecuado al certificar cualquier dispositivo que posea esta capacidad, al tiempo que hace las suposiciones mínimas ".

Como explican los científicos, el entrelazamiento cuántico entre el sistema almacenado en la memoria y cualquier sistema remoto que no esté en la memoria debe mantenerse durante todo el tiempo de almacenamiento. Si este enredo se rompe en cualquier momento, entonces el dispositivo ya no funciona como una memoria cuántica, sino más bien como un "canal de ruptura de entrelazamientos" y, como resultado, puede transmitir sólo información clásica.

Aunque actualmente existen pruebas que pueden verificar la naturaleza cuántica de una memoria cuántica, estas pruebas tienen ciertas limitaciones. Para uno, requieren que el experimentador confíe en que los dispositivos de medición y preparación de estados utilizados por la memoria cuántica son precisos. Por esta razón, estas pruebas se denominan protocolos dependientes del dispositivo. Sin embargo, una prueba que no hace suposiciones no puede ser "fiel, "lo que significa que puede pasar por alto algunas memorias cuánticas genuinas. Esto se debe a que estos métodos prueban la violación de una desigualdad de Bell como verificación del entrelazamiento, que es suficiente pero no necesario, ya que algunos canales realmente cuánticos no violan las desigualdades de Bell y, por lo tanto, no pasarían esta prueba.

Aunque sería ideal diseñar una prueba que sea completamente independiente del dispositivo, los investigadores explican que no es posible probar un solo recuerdo de esta manera, incluso en principio, debido a la necesidad de probar la memoria cuántica en dos momentos diferentes. Sin embargo, su nueva prueba es independiente del dispositivo de medición, lo que significa que todavía requiere que se confíe en el dispositivo de preparación del estado, pero no es necesario hacer suposiciones con respecto al dispositivo de medición. La nueva prueba también es fiel, lo que significa que puede identificar correctamente todas las memorias cuánticas que funcionan como canales cuánticos que no rompen entrelazamientos.

La nueva prueba utiliza un marco semicuántico que es muy similar al utilizado en algunas pruebas de entrelazamiento en estados cuánticos. en el que el entrelazamiento se refiere a correlaciones en el espacio, en contraste con el entrelazamiento similar al tiempo en las memorias cuánticas. Los protocolos convencionales para probar correlaciones espaciales a menudo usan dos caracteres, Alice como emisora ​​y Bob como receptor de estados cuánticos. Pero dado que las memorias cuánticas implican correlaciones similares al tiempo, el protocolo necesita solo un carácter, a quien los investigadores llaman Abby, para actuar como emisor y receptor en momentos diferentes. En la prueba propuesta en el nuevo estudio, comparando las frecuencias relativas de las señales que Abby envía y recibe, es posible estimar el entrelazamiento similar al tiempo y, por lo tanto, certificar que una memoria cuántica puede almacenar información cuántica.

Los investigadores demostraron que la nueva prueba es robusta contra el ruido y las pérdidas, y esperan que sea posible realizar la prueba de forma experimental con la tecnología actual. La prueba proporcionaría una herramienta muy útil para el futuro desarrollo de memorias cuánticas.

"En el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas, es fundamental que exista una forma fiable de comparar los componentes relevantes y asegurarse de que funcionan como se espera, ", Dijo Liang." Nuestros hallazgos proporcionan una manera de certificar una de las características más importantes de estos componentes, al tiempo que nos aseguramos de que no hacemos más suposiciones de las necesarias. Con estas pruebas, esperamos que simplifique los procedimientos de control de calidad de los dispositivos cuánticos sin caer en la trampa de hacer suposiciones injustificables ".

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