Investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama han teletransportado información cuántica de forma segura dentro de los confines de un diamante. El estudio tiene grandes implicaciones para la tecnología de la información cuántica:el futuro de compartir y almacenar información confidencial. Los investigadores publicaron sus resultados el 28 de junio. 2019, en Física de las comunicaciones .

"La teletransportación cuántica permite la transferencia de información cuántica a un espacio que de otro modo sería inaccesible, "dijo Hideo Kosaka, profesor de ingeniería en la Universidad Nacional de Yokohama y autor del estudio. "También permite la transferencia de información a una memoria cuántica sin revelar o destruir la información cuántica almacenada".

El espacio inaccesible, en este caso, consistía en átomos de carbono en el diamante. Hecho de enlazado, aún contenida individualmente, Átomos de carbón, un diamante tiene las condiciones perfectas para la teletransportación cuántica.

Un átomo de carbono contiene seis protones y seis neutrones en su núcleo, Rodeado por seis electrones giratorios. A medida que los átomos se unen en un diamante, forman una celosía notablemente fuerte. Sin embargo, los diamantes pueden tener defectos complejos, como cuando existe un átomo de nitrógeno en una de las dos vacantes adyacentes donde deberían estar los átomos de carbono. Este defecto se denomina centro de vacantes de nitrógeno.

Rodeado de átomos de carbono, la estructura del núcleo del átomo de nitrógeno crea lo que Kosaka llama un nanomaimán.

Para manipular un electrón y un isótopo de carbono en la vacante, Kosaka y el equipo conectaron un alambre de aproximadamente un cuarto del ancho de un cabello humano a la superficie de un diamante. Aplicaron un microondas y una onda de radio al cable para construir un campo magnético oscilante alrededor del diamante. Le dieron forma al microondas para crear lo óptimo, condiciones controladas para la transferencia de información cuántica dentro del diamante.

Luego, Kosaka usó el nanomaimán de nitrógeno para anclar un electrón. Usando el microondas y las ondas de radio, Kosaka obligó al espín del electrón a entrelazarse con un espín nuclear de carbono:el momento angular del electrón y el núcleo de un átomo de carbono. El espín del electrón se descompone bajo un campo magnético creado por el nanomaimán, haciéndolo susceptible de enredarse. Una vez que las dos piezas se enredan, lo que significa que sus características físicas están tan entrelazadas que no pueden describirse individualmente, se introduce un fotón que contiene información cuántica, y el electrón absorbe el fotón. La absorción permite que el estado de polarización del fotón se transfiera al carbono, que está mediado por el electrón entrelazado, demostrando una teletransportación de información a nivel cuántico.

"El éxito del almacenamiento de fotones en el otro nodo establece el entrelazamiento entre dos nodos adyacentes, "Dijo Kosaka. Llamados repetidores cuánticos, el proceso puede llevar fragmentos individuales de información de un nodo a otro, a través del campo cuántico.

"Nuestro objetivo final es realizar repetidores cuánticos escalables para comunicaciones cuánticas de largo alcance y computadoras cuánticas distribuidas para metrología y computación cuántica a gran escala". "Dijo Kosaka.