Un paso más cerca de la computación cuántica
En los ordenadores convencionales, los datos se reproducen en forma de bits que siempre tienen uno de dos estados: 0 y 1. Un bit cuántico, también llamado qubit, puede existir en ambos estados a la vez, condición que se conoce como superposición. Esta rareza cuántica permite realizar muchos cálculos en paralelo. Se ha comprobado que conseguir que dos qubits se comuniquen entre sí para crear una puerta lógica puede ser una tarea abrumadora. Sin embargo, gracias al patrón repetido de las redes ópticas y los tiempos de coherencia prolongados de los átomos neutros organizados en dichos sistemas, las puertas de dos qubits sobre muchos pares de electrones pronto podrían ser posibles. Un equipo de científicos que trabaja en el proyecto NODOS (Non-adiabatic quantum dynamics in novel optical superlattices), financiado por la Unión Europea, ha desarrollado una técnica para implementar una puerta de dos qubits sobre un par seleccionado de átomos. La solución propuesta implica utilizar superredes. Las redes ópticas para átomos superfríos se implementan mediante la superposición de haces láser que se propagan en sentidos opuestos. Los investigadores de NODOS desarrollaron una estructura de superred óptica que consistía en dos redes ópticas con periodicidades parecidas para confinar átomos de rubidio (Rb). Con esta matriz de átomos de Rb ultrafríos, se podría obtener una puerta de dos qubits sobre un par seleccionado de átomos vecinos aprovechando las interacciones de intercambio de espín. Para lograr una puerta como esta es necesario combinar dos átomos en el mismo lugar de la red de tal modo que sus funciones de onda se solapen. En concreto, controlando la frecuencia y la intensidad relativas de la superred óptica, los investigadores proponen combinar pares de átomos interactuantes en un solo lugar de la red. Una puerta de dos qubits de estas características podría intercambiar qubits en menos de un milisegundo con una probabilidad de error menor que 10-3. Además, la arquitectura de la superred óptica induce un desplazamiento de posición hiperfino, varios órdenes de magnitud menor que la longitud de onda del láser, lo cual también permite hacer realidad puertas de un solo qubit. Los resultados del proyecto NODOS se han detallado en una publicación en la renombrada revista Physical Review A. Con los bloques constructivos fundamentales para un ordenador cuántico definidos y los aparatos experimentales preparados, el equipo investigador puede empezar a construir un ordenador cuántico funcional.
Palabras clave
Computación cuántica, qubit, puertas lógicas, redes ópticas, átomos ultrafríos, intercambio de espín
