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Nueva arquitectura para ordenadores cuánticos, basada en antenas cuanticas

El grupo de investigación dirigido por el físico austríaco Rainer Blatt ha sugerido una nueva arquitectura fundamental para la computación cuántica. Han mostrado experimentalmente una antena cuántica, que permitirá el intercambio de información cuántica entre dos celdillas de memoria independientes, situadas en un chip de ordenador. Esto ofrece nuevas oportunidades para construir ordenadores cuánticos prácticos.

Hace seis años, los científicos de la Universidad de Innsbruck fueron los pioneros -un ordenador cuántico con ocho partículas cuánticas entrelazadas, un récord que sigue en pie. «Sin embargo, para hacer  uso práctico de un ordenador cuántico que realice cálculos, se necesitan muchos más bits cuánticos», afirma el profesor Rainer Blatt, quien, con su equipo de investigación en el Instituto de Física Experimental, creó un byte cuántico por primera vez, en un trampa electromagnética de iones. «En estas trampas no podemos manejar un gran número de iones y el controlarlos a la vez.» Para resolver este problema, los científicos han comenzado a diseñar un ordenador cuántico basado en un sistema de muchos registros pequeños, que tienen que ser vinculados. Para lograr esto , los físicos cuánticos de Innsbruck han desarrollado un enfoque revolucionario sobre la base de un concepto formulado por los físicos teóricos Ignacio Cirac y Peter Zoller. En su experimento, los físicos han acoplado electromagnéticamente  dos grupos de iones a una distancia de unos 50 micrómetros. Aquí, el movimiento de la partículas sirve como una antena. «Las partículas como los electrones oscilan en los polos de una antena de televisión y así generan un campo electromagnético», explica Blatt. «Si una antena se sintoniza a la otra, el extremo receptor recoge la señal de la del emisor, lo que resulta en acoplamiento. «El intercambio de energía que tienen lugar en este proceso podría ser la base para las operaciones de cálculo fundamentales de un ordenador cuántico.

Antenas para amplificar la transmisión

«Hemos implementado este nuevo concepto de una manera muy simple», explica Rainer Blatt. En una trampa de iones en miniatura se creó un doble pozo de potencial, atrapando los iones de calcio. Los dos pozos fueron separados por 54 micrómetros. «Al aplicar un voltaje a los electrodos de la trampa de iones, que fueron capaces de igualar las frecuencias de oscilación de los iones», dice Blatt. «Esto dio lugar a un proceso de acoplamiento y un intercambio de energía, que puede ser utilizado para transmitir información cuántica.» Un acoplamiento directo de dos oscilaciones mecánicas a nivel cuántico no se ha demostrado antes. Además, los científicos muestran que el acoplamiento es amplificado por el uso de más iones en cada pocillo. «Estos iones funcionan adicionalmente como antenas y aumentan la distancia y la velocidad de la transmisión», dijo Rainer Blatt, quien está muy entusiasmado con el nuevo concepto. Este trabajo constituye un enfoque prometedor para la construcción de una computadora cuántica que funcione plenamente. «La nueva tecnología ofrece la posibilidad de entrelazamiento distribuido. Al mismo tiempo, somos capaces de dirigirnos a cada célula de memoria de forma individual «, explica Rainer Blatt. El nuevo ordenador cuántico  podría estar basado en un chip con muchas  microtrampas, donde los iones se comunican entre sí a través de acoplamiento electromagnético. Este nuevo enfoque representa un paso importante hacia las tecnologías cuánticas prácticas para el procesamiento de información.

Fuente:  Next Big Future

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