Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Osaka demostró cómo la información codificada en la polarización circular de un rayo láser se puede traducir al estado de espín de un electrón en un punto cuántico. siendo cada uno un bit cuántico y un candidato a computadora cuántica. El logro representa un gran paso hacia una "Internet cuántica, "en el que los ordenadores del futuro pueden enviar y recibir información cuántica de forma rápida y segura.

Las computadoras cuánticas tienen el potencial de superar ampliamente a los sistemas actuales porque funcionan de una manera fundamentalmente diferente. En lugar de procesar unos y ceros discretos, información cuántica, ya sea almacenado en espines de electrones o transmitido por fotones láser, puede estar en una superposición de múltiples estados simultáneamente. Es más, los estados de dos o más objetos pueden enredarse, de modo que el estado de uno no puede describirse completamente sin este otro. El manejo de estados entrelazados permite a las computadoras cuánticas evaluar muchas posibilidades simultáneamente, así como transmitir información de un lugar a otro inmune a las escuchas.

Sin embargo, estos estados enredados pueden ser muy frágiles, durando sólo microsegundos antes de perder coherencia. Para lograr el objetivo de una Internet cuántica, sobre qué señales luminosas coherentes pueden transmitir información cuántica, estas señales deben poder interactuar con espines de electrones dentro de computadoras distantes.

Investigadores dirigidos por la Universidad de Osaka utilizaron luz láser para enviar información cuántica a un punto cuántico alterando el estado de giro de un solo electrón atrapado allí. Si bien los electrones no giran en el sentido habitual, tienen momento angular, que se puede voltear al absorber luz láser polarizada circularmente.

"En tono rimbombante, esta acción nos permitió leer el estado del electrón después de aplicar la luz láser para confirmar que estaba en el estado de giro correcto, "dice el primer autor Takafumi Fujita." Nuestro método de lectura utilizó el principio de exclusión de Pauli, que prohíbe que dos electrones ocupen exactamente el mismo estado. En el diminuto punto cuántico sólo hay espacio suficiente para que el electrón pase el llamado bloqueo de giro de Pauli si tiene el giro correcto ".

La transferencia de información cuántica ya se ha utilizado con fines criptográficos. "La transferencia de estados de superposición o estados entrelazados permite una distribución de claves cuánticas completamente segura, ", dice el autor principal Akira Oiwa." Esto se debe a que cualquier intento de interceptar la señal destruye automáticamente la superposición, haciendo imposible escuchar sin ser detectado ".

La manipulación óptica rápida de espines individuales es un método prometedor para producir una plataforma informática general cuántica a nanoescala. Una posibilidad interesante es que las computadoras del futuro puedan aprovechar este método para muchas otras aplicaciones, incluyendo optimización y simulaciones químicas.