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Avances en computación cuántica

Experimentos punteros e investigación teórica han sentado las bases del procesamiento cuántico avanzado de la información. De los resultados de la investigación se espera que surja una computación cuántica a gran escala más potente.
Avances en computación cuántica
La computación cuántica podrá ser muy eficiente cuando se perfeccione la tecnología fotónica. El proyecto PHOCLUDI (Photonic Cluster States from Diamond), financiado por la Unión Europea, trabajó en la creación de una nueva fuente de fotones únicos a base de diamante que permite emitir cadenas de fotones entrelazados. Con ello se deseaba superar las limitaciones de la computación cuántica basada en la medición mediante el procesamiento cuántico de la información multifotónico y escalable.

Para lograr sus objetivos, el equipo del proyecto elaboró nuevas teorías sobre la generación de estados agregados a partir de centros de defectos en diamantes. Se trabajó para lograr el acoplamiento altamente eficiente de luz procedente de centros de defectos en diamantes y el control de qubits de espín para fuentes de fotones únicos a base de diamante.

PHOCLUDI también trabajó para obtener cadenas unidimensionalaes de fotones altamente entrelazados que permitan realizar operaciones de un qubit arbitrarias. A continuación, se estudió la implementación de fuentes de luz cuánticas a base de diamante para usarlas en tecnologías fotónicas de la información cuántica.

Entre sus resultados más notables, el equipo del proyecto logró una eficiencia de detección de fotones de hasta el 88 % utilizando nuevos detectores de nanohilos superconductores desarrollados para el proyecto. También se lograron avances importantes en relación con el espín electrónico, las transiciones ópticas de estado fundamental a excitado, la excitación de NV resonante y la sintonización electrostática de la resonancia central de los centros de NV. Con el fin de integrar los centros de NV en una cavidad óptica y, así, lograr eficiencias más elevadas de captura de fotones, se fabricaron espejos de gran calidad. Además, los socios del proyecto desarrollaron un método nuevo para reducir el número de detectores hasta tan solo dos para caracterizar el entrelazamiento multipartito.

El proyecto de investigación continuará en marcha gracias a distintas becas adicionales. Se espera que esto sirva para ampliar los resultados del proyecto y que dé lugar al desarrollo de una fuente de luz cuántica a base de diamante para usarla en tecnologías de la información cuánticas fotónicas.

En conjunto, los resultados que están surgiendo de esta investigación serán útiles para avanzar en el procesamiento cuántico de información y acercará la ciencia un paso más hacia la construcción de una fuente de fotones adecuada para la computación cuántica escalable basada en la medición. Se espera que esto dé lugar a una nueva era de la computación cuántica a gran escala y supere los desafíos computacionales que no son asequibles con la tecnología actual.

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Palabras clave

Computación cuántica, PHOCLUDI, clúster de fotones, diamante, control de qubits de espín
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