El entrelazamiento cuántico es uno de los fenómenos más fundamentales e intrigantes de la naturaleza. La investigación reciente sobre el entrelazamiento ha demostrado ser un recurso valioso para la comunicación cuántica y el procesamiento de la información. Ahora, Científicos de Japón han descubierto un estado cuántico estable de dos protones en una superficie de silicio. abriendo las puertas a una unión orgánica de plataformas de computación clásica y cuántica y potencialmente fortaleciendo el futuro de la tecnología cuántica.

Uno de los fenómenos más interesantes de la mecánica cuántica es el "entrelazamiento cuántico". Este fenómeno describe cómo ciertas partículas están inextricablemente vinculadas, de tal manera que sus estados sólo pueden describirse con referencia a los demás. Esta interacción de partículas también forma la base de la computación cuántica. Y esta es la razón en años recientes, los físicos han buscado técnicas para generar entrelazamientos. Sin embargo, estas técnicas enfrentan una serie de obstáculos de ingeniería, incluyendo limitaciones en la creación de un gran número de "qubits" (bits cuánticos, la unidad básica de información cuántica), la necesidad de mantener temperaturas extremadamente bajas ( <1 K), y el uso de materiales ultrapuros. Las superficies o interfaces son cruciales en la formación del entrelazamiento cuántico. Desafortunadamente, los electrones confinados a las superficies son propensos a la "decoherencia, "una condición en la que no existe una relación de fase definida entre los dos estados distintos. Por lo tanto, para obtener estable, qubits coherentes, los estados de espín de los átomos de la superficie (o de manera equivalente, protones) deben determinarse.

Recientemente, un equipo de científicos en Japón, incluyendo al Prof. Takahiro Matsumoto de la Universidad de la Ciudad de Nagoya, Prof. Hidehiko Sugimoto de la Universidad de Chuo, Dr. Takashi Ohhara de la Agencia de Energía Atómica de Japón, y el Dr. Susumu Ikeda de High Energy Accelerator Research Organisation, reconoció la necesidad de qubits estables. Al observar los estados de rotación de la superficie, los científicos descubrieron un par de protones entrelazados en la superficie de un nanocristal de silicio.

Prof. Matsumoto, el científico principal, describe la importancia de su estudio:"El entrelazamiento de protones se ha observado previamente en el hidrógeno molecular y juega un papel importante en una variedad de disciplinas científicas. Sin embargo, el estado entrelazado se encontró solo en fases gaseosa o líquida. Ahora, hemos detectado entrelazamiento cuántico en una superficie sólida, que puede sentar las bases para futuras tecnologías cuánticas ". Su estudio pionero fue publicado en una edición reciente de Revisión física B .

Los científicos estudiaron los estados de espín utilizando una técnica conocida como "espectroscopía de dispersión de neutrones inelásticos" para determinar la naturaleza de las vibraciones de la superficie. Modelando estos átomos de superficie como "osciladores armónicos, "mostraban antisimetría de protones. Dado que los protones eran idénticos (o indistinguibles), el modelo de oscilador restringió sus posibles estados de giro, resultando en un fuerte enredo. En comparación con el entrelazamiento de protones en hidrógeno molecular, el entrelazamiento albergaba una enorme diferencia de energía entre sus estados, asegurando su longevidad y estabilidad. Adicionalmente, Los científicos demostraron teóricamente una transición en cascada de pares de fotones entrelazados de terahercios utilizando el entrelazamiento de protones.

La confluencia de qubits de protones con la tecnología de silicio contemporánea podría resultar en una unión orgánica de plataformas de computación clásica y cuántica. permitiendo un número mucho mayor de qubits (10 ⁶ ) que actualmente disponible (10 ² ), y procesamiento ultrarrápido para nuevas aplicaciones de supercomputación. "Las computadoras cuánticas pueden manejar problemas intrincados, como la factorización de enteros y el 'problema del viajante de comercio, 'que son virtualmente imposibles de resolver con supercomputadoras tradicionales. Esto podría ser un cambio de juego en la computación cuántica con respecto al almacenamiento, Procesando, y transferencia de datos, potencialmente incluso conduciendo a un cambio de paradigma en los productos farmacéuticos, seguridad de datos, y muchas otras áreas, "concluye un optimista Prof. Matsumoto.

Podríamos estar a punto de presenciar una revolución tecnológica en la computación cuántica.