Óptica cuántica para el procesamiento cuántico de información
El procesamiento cuántico de información con luz es una posibilidad fascinante, pero para lograrlo es necesario poder implementar puertas lógicas en el nivel de un solo fotón. Los fotones no tienen carga y no interactúan directamente. Por consiguiente, para realizar una computación basada en circuitos ópticos lineales, las medidas se combinan con resultados probabilísticos para implementar interacciones fotón-fotón mediante postselección. Por sí solo, este enfoque no es escalable a dispositivos grandes porque, en el caso de múltiples puertas lógicas, la probabilidad de éxito decae con el tamaño de la computación. En el marco del proyecto MEQUIP (Memory-enhanced photonic quantum information processing), financiado por la Unión Europea, los investigadores utilizaron memorias para luz con el fin de convertir los circuitos ópticos lineales en una arquitectura escalable para computación cuántica. Concretamente, el equipo de MEQUIP desarrolló varias herramientas y técnicas que permitirán superar el obstáculo del escalado. Para permitir el procesamiento de cuántico de información a gran escala, se necesita una estrategia para la multiplexación temporal de modo que se puedan seleccionar eventos activamente correctamente. Las memorias cuánticas proporcionaron un medio eficiente mediante la sincronización activa. Los investigadores crearon una interfaz entre una fuente de un solo fotón con un ancho de banda nominal de gigahercios y una memoria Raman para funcionar a temperatura ambiente. Almacenaron fotones únicos y observaron la influencia de las estadísticas de fotones de entrada sobre la luz recuperada, de acuerdo con las predicciones teóricas. Sin embargo, la conservación de las estadísticas del campo almacenado era limitada debido al ruido de la mezcla de cuatro ondas. Más allá del papel que desempeñan en la sincronización, los investigadores también estudiaron las posibilidades de procesar información directamente en las memorias. Analizaron la interferencia cuántica de las excitaciones ópticas y materiales durante el funcionamiento de la memoria. Los avances en el conocimiento de cómo se podrían usar las memorias cuánticas de forma eficaz para escalar rutinas cuánticas probabilísticas abren nuevos caminos a la investigación. Es importante destacar que los resultados de MEQUIP sentaron las bases de nuevos proyectos de colaboración. Entre ellos se encuentra el proyecto QUCHIP, financiado por la Unión Europea, en el que seguirá estudiando el uso de las memorias cuánticas y la investigación sobre la posibilidad de la multiplexación espectral en el hub Networked Quantum Information Technologies (NQIT).
Palabras clave
Procesamiento cuántico de información, memorias cuánticas, fotones, circuitos ópticos lineales, MEQUIP
