La física cuántica está al borde de un avance tecnológico: nuevos tipos de sensores, métodos seguros de transmisión de datos e incluso computadoras podrían ser posibles gracias a las tecnologías cuánticas. Sin embargo, el principal obstáculo aquí es encontrar la forma correcta de acoplar y precisamentecontrolar un número suficiente de sistemas cuánticos por ejemplo, átomos individuales.
Un equipo de investigadores de TU Wien y la Universidad de Harvard ha encontrado una nueva forma de transferir la información cuántica necesaria. Proponen usar pequeñas vibraciones mecánicas. Los átomos están unidos entre sí por 'fonones', las unidades mecánicas cuánticas más pequeñas devibraciones u ondas sonoras.
pequeños diamantes con defectos deliberados
"Estamos probando pequeños diamantes con átomos de silicio incorporados; estos sistemas cuánticos son particularmente prometedores", dice el profesor Peter Rabl de TU Wien. "Normalmente, los diamantes están hechos exclusivamente de carbono, pero agregar átomos de silicio en ciertos lugares creadefectos en la red cristalina donde se puede almacenar la información cuántica ". Estos defectos microscópicos en la red cristalina se pueden usar como un pequeño interruptor que se puede cambiar entre un estado de mayor energía y un estado de menor energía usando microondas.
Junto con un equipo de la Universidad de Harvard, el grupo de investigación de Peter Rabl ha desarrollado una nueva idea para lograr el acoplamiento específico de estas memorias cuánticas dentro del diamante. Uno por uno se pueden construir en una pequeña barra de diamante que mide solo unos pocos micrómetros enlongitud, como perlas individuales en un collar. Al igual que un diapasón, esta varilla se puede hacer vibrar, sin embargo, estas vibraciones son tan pequeñas que solo se pueden describir utilizando la teoría cuántica. Es a través de estas vibraciones que el siliciolos átomos pueden formar un enlace mecánico cuántico entre sí.
"La luz está hecha de fotones, la cantidad de luz. Del mismo modo, las vibraciones mecánicas o las ondas de sonido también pueden describirse de manera cuántica-mecánica. Están compuestas por fonones, las unidades más pequeñas posibles de vibración mecánica,"explica Peter Rabl. Como el equipo de investigación ahora ha podido mostrar utilizando cálculos de simulación, cualquier cantidad de estas memorias cuánticas se pueden unir en la barra de diamantes gracias a estos fonones. Los átomos de silicio individuales se" encienden y apagan "usandomicroondas. Durante este proceso, emiten o absorben fonones. Esto crea un entrelazamiento cuántico de diferentes defectos de silicio, lo que permite transferir información cuántica.
El camino hacia una red cuántica escalable
Hasta ahora no estaba claro si algo como esto era posible: "Por lo general, se esperaría que los fonones se absorbieran en algún lugar, o que entraran en contacto con el medio ambiente y, por lo tanto, perdieran sus propiedades mecánicas cuánticas", dice Peter Rabl ".Los fonones son enemigos de la información cuántica, por así decirlo. Pero con nuestros cálculos, pudimos demostrar que, cuando se controla adecuadamente utilizando microondas, los fonones son de hecho utilizables para aplicaciones técnicas ".
La principal ventaja de esta nueva tecnología radica en su escalabilidad: "Hay muchas ideas para sistemas cuánticos que, en principio, se pueden usar para aplicaciones tecnológicas. El mayor problema es que es muy difícil conectar lo suficiente como para sercapaz de llevar a cabo operaciones informáticas complicadas ", dice Peter Rabl. La nueva estrategia de usar fonones para este propósito podría allanar el camino hacia una tecnología cuántica escalable".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :