El dominio experimental de sistemas cuánticos complejos es necesario para tecnologías futuras como las computadoras cuánticas y el cifrado cuántico. Científicos de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria han abierto nuevos caminos. Buscaron utilizar sistemas cuánticos más complejos que los qubits entrelazados bidimensionales y, por lo tanto, pueden aumentar la capacidad de información con el mismo número de partículas. Los métodos y tecnologías desarrollados podrían permitir en el futuro la teletransportación de sistemas cuánticos complejos. Los resultados de su trabajo, "Entrelazamiento experimental de Greenberger-Horne-Zeilinger más allá de los qubits, "se publica recientemente en la reconocida revista Fotónica de la naturaleza .

Similar a bits en computadoras convencionales, los qubits son la unidad de información más pequeña en los sistemas cuánticos. Grandes empresas como Google e IBM están compitiendo con institutos de investigación de todo el mundo para producir un número cada vez mayor de qubits entrelazados y desarrollar una computadora cuántica que funcione. Pero un grupo de investigación de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria está siguiendo un nuevo camino para aumentar la capacidad de información de los sistemas cuánticos complejos.

La idea detrás de esto es simple:en lugar de simplemente aumentar la cantidad de partículas involucradas, se incrementa la complejidad de cada sistema. "Lo especial de nuestro experimento es que, por primera vez, enreda tres fotones más allá de la naturaleza bidimensional convencional, "explica Manuel Erhard, primer autor del estudio. Para este propósito, los físicos vieneses utilizaron sistemas cuánticos con más de dos estados posibles; en este caso particular, el momento angular de las partículas de luz individuales. Estos fotones individuales ahora tienen una mayor capacidad de información que los qubits. Sin embargo, el entrelazamiento de estas partículas de luz resultó ser difícil a nivel conceptual. Los investigadores superaron este desafío con una idea innovadora:un algoritmo informático que busca de forma autónoma una implementación experimental.

Con la ayuda de un algoritmo informático llamado Melvin, los investigadores encontraron una configuración experimental para producir este tipo de entrelazamiento. En primer lugar, esto fue muy complejo, pero funcionó en principio. Después de algunas simplificaciones, los físicos todavía se enfrentaban a importantes desafíos tecnológicos. El equipo pudo resolverlos con tecnología láser de última generación y un puerto múltiple especialmente desarrollado. "Este puerto múltiple es el corazón de nuestro experimento, y combina los tres fotones para que se entrelacen en tres dimensiones, "explica Manuel Erhard.

La propiedad peculiar del entrelazamiento de tres fotones en tres dimensiones permite la investigación experimental de nuevas cuestiones fundamentales sobre el comportamiento de los sistemas cuánticos. Además, los resultados de este trabajo también podrían tener un impacto significativo en las tecnologías futuras, como la teletransportación cuántica. "Creo que los métodos y tecnologías que desarrollamos en esta publicación nos permiten teletransportar una mayor proporción de la información cuántica total de un solo fotón, que podría ser importante para las redes de comunicación cuántica, "Dice Anton Zeilinger.