Investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) han logrado un avance significativo en el control de sistemas cuánticos al utilizar la vibración natural de los átomos como un recurso para codificar información cuántica. Este hallazgo, publicado en la revista Science, ofrece nuevas perspectivas para el desarrollo de tecnologías cuánticas, incluyendo computadoras cuánticas y relojes de precisión.
El profesor Manuel Endres y su equipo han estado trabajando en la manipulación de átomos individuales mediante dispositivos conocidos como pinzas ópticas, que utilizan luz láser para atrapar y controlar átomos en una matriz. Este enfoque ha permitido a los científicos explorar propiedades fundamentales de los sistemas cuánticos, lo que ha llevado al desarrollo de técnicas innovadoras para corregir errores en máquinas cuánticas simples y la creación de dispositivos que podrían resultar en relojes más precisos del mundo.
Transformando el ruido en información
Históricamente, el movimiento de los átomos se ha considerado una fuente de ruido indeseado en estos sistemas cuánticos. Sin embargo, el equipo de investigación ha invertido este concepto, demostrando que el movimiento atómico puede ser utilizado como una ventaja para codificar información cuántica. Adam Shaw, uno de los autores principales del estudio, afirma: «Mostramos que el movimiento atómico, que típicamente se trata como una fuente de ruido no deseado, puede convertirse en una fortaleza».
El experimento no solo ha permitido codificar información cuántica en el movimiento de los átomos, sino que también ha llevado a un estado conocido como hiperenlazado. Este fenómeno implica que dos características de un par de partículas están correlacionadas, permitiendo así que más información cuántica sea codificada por átomo, lo que representa un avance notable en la eficiencia del almacenamiento de información cuántica.
A lo largo de estos experimentos, los investigadores lograron enfriar átomos neutros de tierras raras, confiriendo a los átomos un estado casi de reposo. Posteriormente, inducieron oscilaciones en estos átomos, creando un estado de superposición donde los átomos exhiben características opuestas simultáneamente. Endres explica que «esto permite que los átomos se comporten de manera que se puede aprovechar en el ámbito cuántico, lo que anteriormente se consideraba una limitación».
Los hallazgos de este estudio podrían allanar el camino para nuevas formas de realizar computación cuántica, así como simulaciones cuánticas que ayuden a abordar preguntas fundamentales en la física. «Los estados de movimiento podrían convertirse en un recurso poderoso para la tecnología cuántica, desde la computación hasta la simulación y la medición de precisión», concluye Endres.
