- La Universidad de Oxford logra un récord de tiempo de entrelazamiento cuántico de 10 segundos.
- Los qubits pueden almacenar múltiples valores simultáneamente, mejorando la capacidad de cálculo.
- El entrelazamiento permite que las computadoras cuánticas manejen estructuras de datos más complejas.
- El uso de diferentes tipos de átomos puede aprovechar las mejores características, aumentando el potencial de las aplicaciones cuánticas.
Los científicos de la Universidad de Oxford han desarrollado una red cuántica utilizando dos tipos diferentes de átomos: estroncio y calcio, logrando un tiempo de entrelazamiento récord de 10 segundos. Este logro allana el camino para tiempos de entrelazamiento más prolongados entre átomos, lo cual es crucial para el desarrollo de redes de computación cuántica distribuidas. Uno de los avances más prometedores en la física cuántica es el desarrollo de la tecnología de computación cuántica. Las computadoras cuánticas utilizan qubits para almacenar y procesar información. A diferencia de los bits tradicionales que solo pueden almacenar valores de 0 o 1, los qubits pueden almacenar múltiples valores entre 0 y 1 simultáneamente, y ser utilizados para el procesamiento de información al mismo tiempo.
Por lo tanto, los qubits ofrecen una capacidad de procesamiento exponencial al manejar grandes volúmenes de datos, lo que podría ayudar a resolver problemas que incluso las supercomputadoras más rápidas de hoy tardarían décadas en resolver. Las computadoras cuánticas son vistas, por ende, como la próxima frontera en el cálculo.
Importancia del entrelazamiento cuántico
Sin embargo, un componente clave para la escalabilidad de la computación cuántica es el entrelazamiento cuántico. ¿Por qué es importante el entrelazamiento? Aunque los qubits pueden almacenar múltiples valores simultáneamente, su verdadera utilidad radica en estar conectados a múltiples otros qubits, lo que permite explorar simultáneamente una gran cantidad de correlaciones. Esto solo se puede lograr cuando un qubit está entrelazado con otro qubit, es decir, el estado de uno determina el estado del otro, incluso si no están físicamente conectados. El entrelazamiento también ayuda a construir puertas lógicas de múltiples qubits, permitiendo que los qubits interactúen de manera más dinámica que las unidades estándar, que generalmente son más independientes.
Además, permite que las computadoras cuánticas manejen estructuras de datos más complejas en sus cálculos, resolviendo algunos de los problemas más difíciles del mundo. Lo más importante es que el entrelazamiento permite que la teletransportación cuántica y diferentes procesadores cuánticos compartan información sin compartir físicamente los qubits, lo que facilita la construcción de infraestructuras cuánticas distribuidas, contribuyendo así a establecer capacidades de computación cuántica a gran escala.
Método experimental de la Universidad de Oxford
¿Cómo ayudará la investigación de la Universidad de Oxford a la computación cuántica en el futuro? En el experimento, los investigadores de Oxford utilizaron átomos de estroncio y átomos de calcio, colocándolos en dos ubicaciones diferentes. Mientras que la luz conecta los átomos de estroncio, el equipo de investigación utilizó operaciones locales para extender el entrelazamiento cuántico a los átomos de calcio, creando un estado cuántico compartido que involucra los cuatro átomos. La razón por la que los investigadores utilizaron calcio es que su sensibilidad al ruido magnético es menor que la del estroncio, lo que permite mantener el estado cuántico durante más tiempo. Dougal Main, investigador de Oxford, comentó en un comunicado de prensa: "Diferentes tipos de átomos ofrecen diferentes ventajas y desventajas para las aplicaciones cuánticas."
“Tener una computadora cuántica con múltiples tipos de átomos le permite aprovechar las mejores características de cada tipo de átomo.”
Los investigadores demostraron los beneficios de utilizar diferentes átomos al lograr mantener el entrelazamiento cuántico durante 10 segundos, en comparación con el uso de la misma combinación de átomos que solo logró unos pocos milisegundos. Gabriel Araneda, investigador de la Universidad de Oxford que participó en este trabajo, declaró en un comunicado de prensa: "Esto podría ayudar a que las futuras redes cuánticas realicen tareas que requieren que múltiples átomos a larga distancia compartan y mantengan el mismo estado cuántico." Esto podría incluir computación cuántica, mediciones más sensibles realizadas a través de ubicaciones distantes, así como comparaciones entre diferentes tipos de relojes atómicos.
Los investigadores publicaron estos hallazgos en la revista Physical Review Letters.
Potencial futuro de la computación cuántica
La investigación de la Universidad de Oxford destaca la importancia del entrelazamiento cuántico en la computación cuántica, especialmente en su aplicación en redes de computación cuántica distribuidas. Al utilizar diferentes tipos de átomos, los investigadores pudieron extender el tiempo de entrelazamiento, lo cual es crucial para el desarrollo futuro de la tecnología cuántica. Las características de los qubits les otorgan ventajas al manejar datos complejos y resolver problemas que la computación tradicional no puede abordar fácilmente. Estos avances no solo contribuyen a la viabilidad de la computación cuántica, sino que también podrían impulsar el desarrollo de tecnologías de comunicación y medición cuánticas, ampliando aún más el alcance de las aplicaciones de la tecnología cuántica.