Uno de los conceptos clave de la física cuántica es el entrelazamiento, en el que dos o más sistemas cuánticos se vuelven tan inextricablemente vinculados que su estado colectivo no puede determinarse observando cada elemento individualmente. Ahora, los investigadores de Yale han desarrollado un "entrelazador universal" que puede vincular una variedad de partículas codificadas bajo demanda.

El descubrimiento representa un nuevo y poderoso mecanismo con usos potenciales en la computación cuántica. criptografía, y comunicaciones cuánticas. La investigación está dirigida por el laboratorio de Yale de Robert Schoelkopf y aparece en la revista Naturaleza .

Los cálculos cuánticos se realizan con delicados bits de datos llamados qubits, que son propensos a errores. Para implementar la computación cuántica fiel, los científicos dicen, necesitan qubits "lógicos" cuyos errores puedan detectarse y rectificarse utilizando códigos de corrección de errores cuánticos.

"Hemos mostrado una nueva forma de crear puertas entre qubits codificados lógicamente que eventualmente pueden corregirse por errores, "dijo Schoelkopf, el profesor Sterling de Física Aplicada y Física en Yale y director del Instituto Cuántico de Yale. "Es una operación mucho más sofisticada que la que se ha realizado anteriormente".

El mecanismo de entrelazamiento se denomina puerta de intercambio exponencial. En el estudio, los investigadores demostraron la nueva tecnología entrelazando determinísticamente estados codificados en cualquier configuración o código elegido, cada uno alojado en dos de lo contrario aislado, Cavidades de microondas superconductoras tridimensionales.

"Este entrelazador universal es fundamental para la computación cuántica robusta, "dijo Yvonne Gao, co-primer autor del estudio. "Los científicos han inventado una gran cantidad de Códigos de corrección de errores cuánticos:cada uno de ellos inteligentemente diseñado con características únicas que pueden explotarse para diferentes aplicaciones. Sin embargo, cada uno de ellos requiere el cableado de un nuevo conjunto de operaciones personalizadas, introduciendo una sobrecarga de hardware significativa y una versatilidad reducida ".

El enredador universal mitiga esta limitación proporcionando una puerta entre cualquier estado de entrada deseado. "Ahora podemos elegir los códigos que deseemos o incluso cambiarlos sobre la marcha sin tener que volver a cablear la operación, "dijo el co-primer autor Brian Lester.

El descubrimiento es solo el último paso en el trabajo de investigación cuántica de Yale. Los científicos de Yale están a la vanguardia de los esfuerzos para desarrollar las primeras computadoras cuánticas completamente útiles y han realizado un trabajo pionero en la computación cuántica con circuitos superconductores.