Per primera vegada, científics Australians han demostrat la protecció dels estats correlacionats entre fotons (paquets d'energia de llum). Aquest experimental avenç, obre una via per construir un nou tipus de bits quàntics, per la construcció de blocs de les computadores quàntiques.
La investigació, ha estat desenvolupada en estreta col·laboració amb col·legues israelians i s'ha publicat recentment, a la prestigiosa revista Science, que esdevé com un reconeixement de la importància fonamental d'aquest treball.
Les portes lògiques són els interruptors necessaris per operar algorismes escrits per a ordinadors quàntics. Els interruptors computacionals clàssics es troben en formes binàries simples que tenen valor zero o un. Els interruptors quàntics existeixen en un estat de "superposició" que combina el zero i l'ú.
Protegir la informació quàntica durant un temps suficient perquè les màquines quàntiques puguin realitzar càlculs útils són un dels majors reptes de la física moderna. Els ordinadors quàntics, requeriran milions o milers de milions de qubits per processar la informació. Fins ara, els millors dispositius experimentals tenen uns 20 qubits.
Per desencadenar el potencial de la tecnologia quàntica, els científics necessiten trobar una forma de protegir la superposició entrellaçada dels bits quàntics-o qubits-a nivell de nanoescala.
Els intents han demostrat ser prometedors per aconseguir-ho, han passat per usar superconductors i ions entrellaçats, però són altament susceptibles a les interferències electromagnètiques.
Els intents han demostrat ser prometedors per aconseguir-ho, han passat per usar superconductors i ions entrellaçats, però són altament susceptibles a les interferències electromagnètiques.
L'ús de fotons en lloc d'electrons ha estat una alternativa proposada sobre la qual es podrien construir portes lògiques per poder calcular algorismes quàntics.
Els fotons, a diferència dels electrons, estan ben aïllats de l'entorn tèrmic i electromagnètic. No obstant això, l'escalat de dispositius quàntics basats en qubits fotònics, ha estat limitat a causa de la pèrdua de dispersió.
El que s'ha fet és desenvolupar una nova xarxa amb estructura de nanocables de silici, creant una simetria particular que proporciona una robustesa inusual a la correlació dels fotons. La simetria ajuda a crear i guiar aquests estats correlacionats, coneguts com a " modes d'avantatge ".
Aquesta robustesa deriva de la topologia subjacent, una propietat global de la xarxa que no canvia.
Els canals o guies d'ona, fabricats amb nanocables de silici de tan sols 500 nanometres d'amplada, estan alineats per parelles amb un deliberat defecte de simetria, creant dues estructures.
Aquesta topologia permet la creació de modes especials en què els fotons poden associar els anomenats 'edge modes'. Aquests modes permeten que la informació transportada pels fotons emparellats sigui enviada de forma robusta, que d'altra manera, s'hauria dispersat i perdut a través d'una xarxa uniforme.
Els fotons van ser generats per polsos làser d'alta intensitat ultra-curts, és a dir, la mateixa tecnologia per la qual Donna Strickland i Gerard Mourou van obtenir el Premi Nobel de Física en el 2018.
Aquesta investigació és l'última pel que fa als descobriments de l'última dècada sobre els estats topològics de la matèria. Aquestes característiques topològiques ofereixen protecció per a la informació clàssica i quàntica en camps tan diversos com l'electromagnetisme, la matèria condensada, l'acústica i els àtoms freds.
Els Laboratoris Quantum de Microsoft, inclòs el de Sydney, estan al darrera del desenvolupament de qubits basats en electrons on la informació quàntica està protegida topològicament mitjançant l'anivellament de les quasi-partícules conegudes com fermions de Majorana. Això és com un drenatge d'estats d'electró induïts per la interacció dels superconductors i els metalls semiconductors.
Els sistemes d'informació quàntica dependran dels estats multi-fotó, destacant la importància d'aquest descobriment per a un major desenvolupament.
Ella va dir que el següent pas serà millorar la protecció del feix de fotons per crear portes lògiques quàntiques robustes i escalables .
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada