Una de las características esenciales necesarias para la realización de una computadora cuántica es el entrelazamiento cuántico. Un equipo de físicos de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria (ÖAW) presenta una técnica novedosa para detectar entrelazamientos incluso en sistemas cuánticos a gran escala con una eficiencia sin precedentes. Esto acerca a los científicos un paso más hacia la implementación de la computación cuántica confiable. Los nuevos resultados son de relevancia directa para las generaciones futuras de dispositivos cuánticos y se publican en el número actual de la revista. Física de la naturaleza .

La computación cuántica ha llamado la atención de muchos científicos debido a su potencial para superar las capacidades de las computadoras estándar para ciertas tareas. Para la realización de una computadora cuántica, una de las características más esenciales es el entrelazamiento cuántico. Esto describe un efecto en el que varias partículas cuánticas están interconectadas de forma compleja. Si una de las partículas enredadas está influenciada por una medición externa, el estado de las otras partículas entrelazadas también cambia, no importa qué tan lejos estén el uno del otro. Muchos científicos están desarrollando nuevas técnicas para verificar la presencia de esta característica cuántica esencial en los sistemas cuánticos. Se han probado métodos eficientes para sistemas que contienen solo unos pocos qubits, las unidades básicas de información cuántica. Sin embargo, la implementación física de una computadora cuántica involucraría sistemas cuánticos mucho más grandes. Todavía, con métodos convencionales, verificar el enredo en sistemas grandes se vuelve un desafío y requiere mucho tiempo, ya que se requieren muchas ejecuciones experimentales repetidas.

Sobre la base de un esquema teórico reciente, un equipo de físicos teóricos y experimentales de la Universidad de Viena y la ÖAW dirigido por Philip Walther y Borivoje Dakić, junto con colegas de la Universidad de Belgrado, demostró con éxito que la verificación de entrelazamientos se puede realizar de una manera sorprendentemente eficiente y en muy poco tiempo, haciendo así que esta tarea sea aplicable también a sistemas cuánticos a gran escala. Para probar su nuevo método, ellos produjeron experimentalmente un sistema cuántico compuesto por seis fotones entrelazados. Los resultados muestran que solo unas pocas corridas experimentales son suficientes para confirmar la presencia de entrelazamiento con una confianza extremadamente alta. hasta el 99,99 por ciento.

El método verificado se puede entender de una manera bastante sencilla. Después de que se haya generado un sistema cuántico en el laboratorio, los científicos eligen cuidadosamente medidas cuánticas específicas que luego se aplican al sistema. Los resultados de estas mediciones conducen a confirmar o negar la presencia de enredos. "De alguna manera es similar a hacer ciertas preguntas de sí o no al sistema cuántico y anotar las respuestas dadas. Las respuestas más positivas se dan, cuanto mayor sea la probabilidad de que el sistema presente un entrelazamiento, "dice Valeria Saggio, primer autor de la publicación en Física de la naturaleza . Asombrosamente, la cantidad de preguntas y respuestas necesarias es extremadamente baja. La nueva técnica demuestra ser órdenes de magnitud más eficiente en comparación con los métodos convencionales.

Es más, en ciertos casos, el número de preguntas necesarias es incluso independiente del tamaño del sistema, confirmando así el poder del nuevo método para futuros experimentos cuánticos.

Si bien la implementación física de una computadora cuántica aún enfrenta varios desafíos, nuevos avances como la verificación eficiente de enredos podrían hacer avanzar el campo un paso adelante, contribuyendo así al progreso de las tecnologías cuánticas.