Un equipo de físicos cuánticos de la Universidad de Aalto dirigido por el Dr. Sorin Paraoanu logró domesticar un llamado "estado oscuro", creado en un qubit superconductor. Un qubit superconductor es un átomo artificial fabricado en un chip de silicio como circuito eléctricohecho de condensadores y uniones de túnel.
Esta tecnología es una de las más prometedoras para la realización de computadoras cuánticas.
En el experimento, el circuito se hizo funcionar en un régimen en el que ya no absorbe ni emite ondas electromagnéticas de cierta frecuencia, como si se estuviera escondiendo bajo una capa de invisibilidad, de ahí el término "estado oscuro". Luego, usandoUna secuencia de pulsos de microondas cuidadosamente elaborados, el equipo empleó el estado oscuro para realizar una transferencia de población desde el nivel de energía del suelo al segundo nivel de energía, sin poblar el primer nivel de energía. La cantidad de energía transferida en este proceso corresponde a unfotón de microondas único con aproximadamente la misma frecuencia que los de los teléfonos móviles u hornos de microondas. Esto se verifica mediante tomografía cuántica, una técnica de reconstrucción de la función de onda en general, la matriz de densidad mediante la aplicación de rotaciones en un espacio de qubit abstracto seguido de mediciones..
"La coincidencia entre los datos experimentales y el modelo teórico es bastante notable, y esto nos da la confianza de que entendemos lo que está sucediendo y podemos controlar este sistema cuántico. Esto demuestra que los sistemas de tres niveles también llamados qutrits pueden serutilizado en procesadores cuánticos en lugar de los qubits estándar de dos niveles ", dice Antti Vepsäläinen, quien implementó esta técnica y realizó simulaciones numéricas.
Y hay otro dato deslumbrante sobre el experimento: para realizar la transferencia, los investigadores utilizaron una secuencia denominada no intuitiva, aplicando al principio un pulso que acopla el primer nivel con el segundo nivel y solo después de algún tiempo elpulso que acopla el nivel del suelo al primer nivel.
"Suponga que desea viajar de Helsinki a Nueva York y tiene que cambiar su vuelo en Londres", explica Sorin Paraoanu. Normalmente, primero volaría en un avión de Helsinki a Londres y luego esperaría un tiempo en el aeropuerto.en Londres, luego aborde el vuelo Londres-Nueva York. Pero en el mundo cuántico, sería mejor que abordara un avión de Helsinki a Londres en algún momento después del despegue del vuelo Londres-Nueva York. No pasará tiempo en Londres yllegarás a Nueva York justo en el momento en que el avión de Hesinki aterrice en Londres. "Esto es alucinante, pero el experimento muestra que de hecho está sucediendo.
Además de la relevancia para la computación cuántica, el resultado también tiene profundas implicaciones conceptuales. Gran parte de nuestra comprensión de la realidad se basa en el llamado principio de continuidad: la idea de que las influencias se propagan de aquí para allá pasando por todos los lugares en-entre. Los objetos reales no aparecen en algún lugar de la nada. Pero el experimento parece desafiar esto. Como en una gran demostración de magia, la física cuántica permite que las cosas se materialicen aquí y allá, aparentemente de la nada.
El equipo desea agradecer el excelente entorno científico creado en el Laboratorio de baja temperatura parte de OtaNano en el Departamento de Física Aplicada.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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