La física cuántica ha dado lugar a nuevos tipos de sensores, los métodos de transmisión de datos seguros y los investigadores están trabajando hacia las computadoras. Sin embargo, El principal obstáculo es encontrar la forma correcta de acoplar y controlar con precisión un número suficiente de sistemas cuánticos (por ejemplo, átomos individuales).

Un equipo de investigadores de TU Wien y la Universidad de Harvard ha encontrado una nueva forma de transferir información cuántica. Proponen utilizar pequeñas vibraciones mecánicas. Los átomos están acoplados a través de fonones, las unidades mecánicas cuánticas más pequeñas de vibraciones u ondas sonoras.

"Estamos probando diamantes diminutos con átomos de silicio incorporados; estos sistemas cuánticos son particularmente prometedores, "dice el profesor Peter Rabl de TU Wien." Normalmente, los diamantes están hechos exclusivamente de carbono, pero agregar átomos de silicio en ciertos lugares crea defectos en la red cristalina donde se puede almacenar la información cuántica ". Estos defectos microscópicos en la red cristalina se pueden usar como pequeños interruptores que se pueden alternar entre un estado de mayor energía y un estado de menor energía usando microondas.

Junto con un equipo de la Universidad de Harvard, El grupo de investigación de Peter Rabl ha desarrollado una nueva idea para lograr el acoplamiento específico de estos cuantos dentro del diamante. Uno a uno, se pueden construir en una pequeña barra de diamante que mide solo unos pocos micrómetros de longitud, como perlas individuales en un collar. Como un diapasón esta varilla se puede hacer vibrar, sin embargo, estas vibraciones son tan pequeñas que solo pueden describirse utilizando la teoría cuántica. Es a través de estas vibraciones que los átomos de silicio pueden formar un vínculo mecánico-cuántico entre sí.

"La luz está hecha de fotones, el cuanto de luz. Del mismo modo, Las vibraciones mecánicas o las ondas sonoras también se pueden describir de manera mecánica cuántica. Están compuestos de fonones, las unidades más pequeñas posibles de vibración mecánica, "explica Peter Rabl. Como el equipo de investigación ha podido demostrar mediante cálculos de simulación, cualquier número de estos cuantos se puede unir en la barra de diamante a través de fonones. Los átomos de silicio individuales se encienden y apagan mediante microondas. Durante este proceso, emiten o absorben fonones. Esto crea un entrelazamiento cuántico de los defectos de silicio, permitiendo así la transferencia de información cuántica.

Hasta ahora, no estaba claro si algo como esto era posible. "Por lo general, es de esperar que los fonones se absorban en algún lugar, o entrar en contacto con el medio ambiente y perder así sus propiedades mecánicas cuánticas, "dice Peter Rabl." Los fonones son enemigos de la información cuántica, por así decirlo. Pero con nuestros cálculos, pudimos demostrar eso, cuando se controla adecuadamente mediante microondas, los fonones son, De hecho, utilizable para aplicaciones técnicas ".

La principal ventaja de esta nueva tecnología radica en su escalabilidad. "Hay muchas ideas para sistemas cuánticos que, en principio, se puede utilizar para aplicaciones tecnológicas. El mayor problema es que es muy difícil conectar suficientes para poder realizar complicadas operaciones informáticas. "dice Peter Rabl. La nueva estrategia de usar fonones para este propósito podría allanar el camino hacia una tecnología cuántica escalable.