Los iones de Rydberg atrapados pueden ser el siguiente paso hacia la ampliación de las computadoras cuánticas a tamaños en los que puedan ser prácticamente utilizables. un nuevo estudio en Naturaleza muestra.

Se pueden usar diferentes sistemas físicos para hacer una computadora cuántica. Los iones atrapados que forman un cristal han liderado el campo de la investigación durante años, pero cuando el sistema se escala a grandes cristales de iones, este método se vuelve muy lento. Las operaciones aritméticas complejas no se pueden realizar lo suficientemente rápido antes de que la información cuántica almacenada decaiga.

Un grupo de investigación de la Universidad de Estocolmo puede haber resuelto este problema utilizando iones gigantes de Rydberg, 100 millones de veces más grandes que los átomos o iones normales. Estos enormes iones son altamente interactivos y, por lo tanto, puede intercambiar información cuántica en menos de un microsegundo.

"En un sentido, Los iones de Rydberg forman pequeñas antenas para intercambiar información cuántica y, por lo tanto, permiten realizar puertas cuánticas particularmente rápidas. que son los 'bloques de construcción básicos' de una computadora cuántica, "explica Markus Hennrich, Departamento de Física, Universidad de Estocolmo, y líder de grupo del equipo de la Universidad de Estocolmo. "La interacción entre los iones de Rydberg no se basa en las vibraciones de los cristales, como con los iones atrapados en forma de cristal, sino en el intercambio de fotones. La rápida interacción entre los iones de Rydberg se puede utilizar para crear entrelazamientos cuánticos ".

"Usamos esta interacción para llevar a cabo una operación de computación cuántica (una puerta de enredo) que es alrededor de 100 veces más rápida de lo que es típico en los sistemas de iones atrapados". "explica Chi Zhang, investigador del Departamento de Física, Universidad de Estocolmo.

Igor Lesanovsky y Weibin Li en la Universidad de Nottingham han realizado cálculos teóricos que respaldan el experimento. Reino Unido y Universidad de Tübingen, Alemania.

"Nuestro trabajo teórico confirmó que de hecho no se espera una desaceleración una vez que los cristales de iones se hagan más grandes, destacando la perspectiva de una computadora cuántica escalable, "dice Igor Lesanovsky de la Universidad de Tübingen.

Las computadoras cuánticas se consideran una de las tecnologías clave del siglo XXI. Mientras que las computadoras convencionales funcionan de acuerdo con las leyes de la física clásica, Las computadoras cuánticas funcionan de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica. La capacidad de los cuantos entrelazados para intercambiar información sin demora los hace muy rápidos y poderosos. En el futuro, Las computadoras cuánticas podrían usarse donde sea que se necesiten resolver cálculos complejos, por ejemplo en el diseño de nuevos medicamentos o en inteligencia artificial.