Las mediciones extremadamente precisas de señales de microondas se pueden usar potencialmente para el cifrado de datos basado en criptografía cuántica y otros fines.

Investigadores de la Universidad de Aalto y la Universidad de Jyväskylä han desarrollado un nuevo método para medir señales de microondas con extrema precisión. Este método se puede utilizar para procesar información cuántica, por ejemplo, transformando eficientemente las señales de los circuitos de microondas al régimen óptico.

Límite cuántico importante

Si está intentando sintonizar una emisora ​​de radio pero la torre está demasiado lejos, la señal se distorsiona por el ruido. El ruido resulta principalmente de tener que amplificar la información transportada por la señal para transferirla a una forma audible. Según las leyes de la mecánica cuántica, todos los amplificadores agregan ruido. A principios de la década de 1980, El físico estadounidense Carlton Caves demostró teóricamente que el principio de incertidumbre de Heisenberg para tales señales requiere que se agregue al menos la mitad de un cuanto de energía de ruido a la señal. En todos los días de la vida, este tipo de ruido no importa, pero los investigadores de todo el mundo se han propuesto crear amplificadores que se acerquen al límite de Caves.

'El límite cuántico de los amplificadores es esencial para medir delicadas señales cuánticas, como los generados en la computación cuántica o la medición mecánica cuántica, porque el ruido añadido limita el tamaño de las señales que se pueden medir ', explica el profesor Mika Sillanpää.

De los bits cuánticos a los qubits voladores

Hasta aquí, la solución para acercarse más al límite es un amplificador basado en uniones de túneles superconductores desarrollado en la década de 1980, pero esta tecnología tiene sus problemas. Dirigido por Sillanpää, los investigadores de Aalto y la Universidad de Jyväskylä combinaron un resonador nanomecánico, un nanodrum vibrante, con dos circuitos superconductores, es decir, caries.

'Como resultado, hemos realizado la medición de microondas más precisa con nanodrums hasta ahora ', explica Caspar Ockeloen-Korppi de la Universidad de Aalto, quién realizó la medición real.

Además de la medición de microondas, este dispositivo permite transformar la información cuántica de una frecuencia a otra mientras la amplifica simultáneamente.

'Esto permitiría, por ejemplo, transferir información de bits cuánticos superconductores a los' qubits voladores 'en el rango de luz visible y viceversa', imaginar a los creadores de la teoría del dispositivo, Tero Heikkilä, Profesor de la Universidad de Jyväskylä, y el becario de investigación de la Academia Francesco Massel. Por lo tanto, el método tiene potencial para el cifrado de datos basado en la mecánica cuántica, es decir, criptografía cuántica, así como otras aplicaciones.