Un equipo de la Universidad de Tsukuba estudió un proceso novedoso para crear ondas reticulares coherentes dentro de cristales de silicio utilizando pulsos láser ultracortos. Usando cálculos teóricos combinados con resultados experimentales que se obtuvieron en la Universidad de Pittsburgh, pudieron demostrar que se podían mantener señales vibratorias coherentes dentro de las muestras. Esta investigación puede conducir a computadoras cuánticas basadas en dispositivos de silicio existentes que pueden realizar tareas rápidamente fuera del alcance incluso de las supercomputadoras más rápidas disponibles en la actualidad.

Desde PC domésticos hasta servidores empresariales, las computadoras son una parte central de nuestra vida cotidiana, y su poder sigue creciendo a un ritmo asombroso. Sin embargo, Hay dos grandes problemas que se vislumbran en el horizonte para las computadoras clásicas. El primero es un límite fundamental sobre la cantidad de transistores que podemos empaquetar en un solo procesador. Finalmente, será necesario un enfoque totalmente nuevo si queremos seguir aumentando su capacidad de procesamiento. La segunda es que incluso las computadoras más poderosas luchan con ciertos problemas importantes, como los algoritmos criptográficos que mantienen seguro su número de tarjeta de crédito en Internet, o la optimización de rutas para la entrega de paquetes.

La solución a ambos problemas pueden ser las computadoras cuánticas, que aprovechan las reglas de la física que gobiernan escalas muy pequeñas, como ocurre con los átomos y los electrones. En el régimen cuántico, los electrones actúan más como ondas que como bolas de billar, con posiciones que están "manchadas" en lugar de definidas. Además, varios componentes pueden enredarse, de tal manera que las propiedades de cada uno no pueden describirse completamente sin hacer referencia al otro. Una computadora cuántica eficaz debe mantener la coherencia de estos estados entrelazados el tiempo suficiente para realizar cálculos.

En la investigación actual, un equipo de la Universidad de Tsukuba y Hrvoje Petek, La Cátedra RK Mellon de Física y Astronomía de la Universidad de Pittsburgh utilizó pulsos de láser muy cortos para excitar electrones dentro de un cristal de silicio. "El uso del silicio existente para la computación cuántica hará que la transición a las computadoras cuánticas sea mucho más fácil, "explica el primer autor, el Dr. Yohei Watanabe. Los electrones energéticos crearon vibraciones coherentes de la estructura de silicio, de tal modo que los movimientos del electrón y los átomos de silicio se entrelazaron. A continuación, se comprobó el estado del sistema después de un tiempo de retardo variable con un segundo pulso láser.

Basado en su modelo teórico, los científicos pudieron explicar las oscilaciones observadas en la carga generada en función del tiempo de retardo. "Este experimento revela los efectos mecánicos cuánticos subyacentes que gobiernan las vibraciones coherentes, "dice el autor principal, el profesor Muneaki Hase, quién realizó los experimentos. "De este modo, el proyecto representa un primer paso hacia ordenadores cuánticos asequibles para el consumidor ".