Investigadores de la Universidad de Basilea han logrado un avance significativo en el desarrollo de elementos de memoria cuántica. Estos elementos de memoria juegan un papel crucial en el futuro de las redes cuánticas, que permitirán comunicación segura e interconectividad entre tecnologías cuánticas. Los investigadores, liderados por el profesor Philipp Treutlein, han construido con éxito un elemento de memoria microfabricado que puede ser producido en masa, marcando un paso significativo hacia su implementación práctica.
Las redes cuánticas dependen de elementos de memoria para almacenar y enrutarse la información según sea necesario. Para lograr esto, los investigadores utilizaron una pequeña celda de vidrio que contiene átomos como elemento de memoria cuántica. Las partículas de luz, conocidas como fotones, son ideales para transmitir información cuántica. El desafío radica en almacenar de manera precisa el estado cuántico de estos fotones y convertirlos nuevamente a su forma original después de cierto tiempo.
En un experimento anterior, los investigadores demostraron un almacenamiento exitoso de fotones utilizando átomos de rubidio en una celda de vidrio hecha a mano. Sin embargo, para cumplir con los requisitos de aplicaciones prácticas, las celdas tenían que ser más pequeñas y capaces de producirse en masa. Treutlein y su equipo abordaron esto adquiriendo celdas más pequeñas de la producción en masa de relojes atómicos.
Para asegurar un número suficiente de átomos de rubidio para el almacenamiento cuántico a pesar del tamaño reducido de la celda, los investigadores utilizaron diversas estrategias. Calentaron la celda a 100 grados centígrados para aumentar la presión de vapor, lo que permitió un mayor número de átomos dentro de la celda. Además, aplicaron un campo magnético 10,000 veces más fuerte que el campo magnético terrestre para desplazar los niveles de energía atómica, facilitando el almacenamiento cuántico de fotones mediante haces de láser. Esta técnica permitió el almacenamiento de fotones durante aproximadamente 100 nanosegundos, lo que equivale a una distancia de 30 metros recorrida por fotones libres.
El logro innovador llegó en forma de una memoria cuántica en miniatura para fotones, capaz de ser producida en masa. Treutlein destaca el potencial de producir alrededor de 1000 copias de estos elementos de memoria en una única oblea. Si bien el experimento actual involucró pulsos láser fuertemente atenuados, la investigación futura tiene como objetivo almacenar fotones individuales utilizando estas células en miniatura.
Los investigadores reconocen la necesidad de una optimización adicional del formato de las células para mejorar la duración del almacenamiento de fotones y preservar sus estados cuánticos. En colaboración con el CSEM en Neuchatel, Treutlein busca mejorar las células de vidrio y explorar el almacenamiento de fotones individuales en sus elementos de memoria en miniatura.
Este desarrollo innovador nos acerca un paso más a la realización del pleno potencial de las redes cuánticas. A medida que la investigación continúa avanzando, la implementación de la criptografía cuántica y la interconexión entre computadoras cuánticas se vuelve cada vez más alcanzable. El futuro promete grandes avances para esta tecnología transformadora.
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