Погляд художника на заплутане лазерне світло з біжучою звуковою хвилею в інтегрованому фотонному хвилеводі / Олександра Дженес, MPI
Científicos han creado entrelazamiento cuántico de las partículas más pequeñas de luz y onda sonora. La resistencia del vínculo formado a ruido externo es crucial para los computadores cuánticos.
Físicos del Instituto Max Planck han desarrollado una manera de entrelazar partículas de diferentes tipos: una unidad de luz (fotón) con el equivalente cuántico de una onda sonora (fonón). Chanlong Zhu, Claudiu Genes y Birgit Stiller han llamado a este sistema entrelazamiento opto-acústico.
El sistema híbrido es únicamente resistente al ruido externo, lo que es uno de los mayores problemas que enfrenta la tecnología cuántica. La nueva conexión es un paso significativo hacia computadores cuánticos más fiables. Normalmente, el estado cuántico necesario para cálculos puede ser fácilmente perturbado—este factor limita el desarrollo de dispositivos cuánticos.
Los científicos están trabajando en resolver este problema, teniendo varias vías prometedoras. Una mayor dimensionalidad reduce el impacto del ruido negativo, así como añadir más partículas al sistema entrelazado. Probablemente, la solución práctica usará más de un camino, por lo que cada tecnología adicional se convierte en una contribución significativa para resolver el problema.
El entrelazamiento opto-acústico es difícil de lograr, ya que los fotones y fonones se mueven a diferentes velocidades y tienen diferentes niveles de energía. Los investigadores usaron un proceso llamado dispersión Brillouin, mediante la cual la luz se dispersa entre los átomos del material por ondas de vibración sonora generadas por calor.
En el sistema propuesto por los científicos, la luz láser y las ondas acústicas se transmitían a través de un guía de ondas sólido integrado en un cristal, diseñado para crear dispersión Brillouin. Cuando dos cuantos se mueven a lo largo de una misma estructura fotónica, el fonón se mueve a una velocidad mucho menor, lo que resulta en una dispersión que puede entrelazar partículas que tienen niveles de energía radicalmente diferentes.
«El hecho de que el sistema funcione en un amplio rango tanto de modos ópticos como acústicos, abre una nueva perspectiva para el acoplamiento con modos continuos con un gran potencial para aplicaciones en computación cuántica, memoria cuántica, metrología cuántica, teletransporte cuántico y comunicación cuántica mediante entrelazamiento, así como para estudios del límite entre el mundo clásico y cuántico», —se menciona en el estudio.
Lo interesante de la tecnología es que el entrelazamiento se logra a temperaturas más altas que otros métodos permiten. Así, el entrelazamiento se mueve fuera de la zona criogénica y potencialmente reduce la necesidad de costosa refrigeración. El método es objeto de más investigaciones y experimentos, pero es un resultado muy prometedor, dicen los científicos. El estudio está publicado en Physical Review Letters.
Fuente: Science Alert