Las computadoras cuánticas prometen avanzar en ciertas áreas de la computación compleja. Uno de los obstáculos para su desarrollo, sin embargo, es el hecho de que los fenómenos cuánticos, que tienen lugar a nivel de partículas atómicas, pueden verse gravemente afectados por el "ruido" ambiental de su entorno. En el pasado, Los científicos han intentado mantener la coherencia de los sistemas enfriándolos a temperaturas muy bajas, por ejemplo, pero quedan desafíos. Ahora, en investigaciones publicadas en Comunicaciones de la naturaleza , Los científicos del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente y sus colaboradores han utilizado el desfase para mantener la coherencia cuántica en un sistema de tres partículas. Normalmente, el desfase provoca la decoherencia en los sistemas cuánticos.

Los fenómenos cuánticos generalmente se restringen al nivel atómico, pero hay casos —como la luz láser y la superconductividad— en los que la coherencia de los fenómenos cuánticos permite que se expresen a nivel macroscópico. Esto es importante para el desarrollo de computadoras cuánticas. Sin embargo, también son extremadamente sensibles al medio ambiente, que destruye la coherencia que los hace significativos.

El grupo, dirigido por Seigo Tarucha del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente, estableció un sistema de tres puntos cuánticos en el que los espines de los electrones podían controlarse individualmente con un campo eléctrico. Comenzaron con dos giros de electrones entrelazados en uno de los puntos cuánticos finales, manteniendo el punto central vacío, y transfirió uno de estos giros al punto central. Luego intercambiaron el giro del punto central con un tercer giro en el otro punto final usando pulsos eléctricos, de modo que el tercer giro ahora estaba enredado con el primero. El enredo fue más fuerte de lo esperado, y basado en simulaciones, los investigadores se dieron cuenta de que el ruido ambiental alrededor del sistema era, paradójicamente, ayudando a que se forme el enredo.

Según Takashi Nakajima, el primer autor del estudio, "Descubrimos que esto se deriva de un fenómeno conocido como la 'paradoja cuántica de Zenón, 'o' paradoja de Turing, ', lo que significa que podemos ralentizar un sistema cuántico con el mero hecho de observarlo con frecuencia. Esto es interesante, ya que genera ruido ambiental, lo que normalmente hace que un sistema sea incoherente, Aquí, hizo que el sistema fuera más coherente ".

Tarucha, el líder del equipo, dice, "Este es un hallazgo muy emocionante, ya que podría ayudar potencialmente a acelerar la investigación sobre la ampliación de las computadoras cuánticas semiconductoras, permitiéndonos resolver problemas científicos que son muy difíciles en los sistemas informáticos convencionales ".

Nakajima dice:"Otra área que es muy interesante para mí es que varios sistemas biológicos, como la fotosíntesis, que operan en un entorno muy ruidoso aprovechan la coherencia cuántica macroscópica, y es interesante reflexionar sobre si puede estar ocurriendo un proceso similar ".