Interactuamos con bits y bytes todos los días, ya sea enviando un mensaje de texto o recibiendo un correo electrónico.
También hay bits cuánticos, o qubits, que tienen diferencias críticas con los bits y bytes comunes. Estos fotones (partículas de luz) pueden transportar información cuántica y ofrecer capacidades excepcionales que no se pueden lograr de ninguna otra manera. A diferencia de la computación binaria, donde los bits sólo pueden representar un 0 o un 1, el comportamiento de los qubits existe en el ámbito de la mecánica cuántica. Mediante la "superposición", un qubit puede representar un 0, un 1 o cualquier proporción entre ellos. Esto aumenta enormemente la velocidad de procesamiento de una computadora cuántica en comparación con las computadoras actuales.
"Aprender sobre las capacidades de los qubits ha sido una fuerza impulsora para el campo emergente de las tecnologías cuánticas, abriendo aplicaciones nuevas e inexploradas como la comunicación, la computación y la detección cuánticas", afirmó Hong Koo Kim, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Escuela de Ingeniería Swanson de Pittsburgh.
Las tecnologías cuánticas son importantes para varios campos, como para que los bancos protejan la información financiera o proporcionen a los investigadores la velocidad necesaria para imitar todos los aspectos de la química. Y a través del "entrelazamiento" cuántico, los qubits podrían "comunicarse" a través de grandes distancias como un solo sistema. Kim y su estudiante de posgrado, Yu Shi, hicieron un descubrimiento que puede ayudar a que la tecnología cuántica dé un salto cuántico.
Las tecnologías cuánticas basadas en fotones se basan en fuentes de fotones únicos que pueden emitir fotones individuales.
Estos fotones individuales pueden generarse a partir de semiconductores a escala nanométrica, más comúnmente conocidos como puntos cuánticos. De manera similar a cómo las antenas de microondas transmiten señales de teléfonos móviles, un punto cuántico actúa como una antena que irradia luz.
"Al realizar un análisis riguroso, descubrimos que un emisor de puntos cuánticos, o una antena dipolo a escala nanométrica, atrapa una gran cantidad de energía", explicó Kim. "El funcionamiento en régimen exterior de un emisor dipolo se comprende bien, pero esta es realmente la primera vez que se estudia un dipolo en su interior".
Los fotones de esos puntos cuánticos salen con la mano, como nosotros, una persona diestra o zurda, y la información cuántica es transportada por esta mano de los fotones individuales. Como tal, clasificarlos en diferentes vías es una tarea importante para el procesamiento de información cuántica. El equipo de Kim ha desarrollado una nueva forma de separar fotones de diferentes manos y recolectarlos de manera eficiente para su posterior procesamiento en el futuro.
"Se espera que los hallazgos de este trabajo contribuyan al desarrollo de fuentes de fotones individuales de alta velocidad, un componente crítico necesario en la fotónica cuántica", afirmó Kim.
El artículo, "Textura de giro y acoplamiento quiral del campo dipolar polarizado circularmente", se publica en la revista Nanophotonics. .
Más información: Yu Shi et al, Textura de espín y acoplamiento quiral de un campo dipolar polarizado circularmente, Nanofotónica (2023). DOI:10.1515/nanoph-2022-0581
Proporcionado por la Universidad de Pittsburgh
