Los investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama han teletransportado información cuántica de forma segura dentro de los límites de un diamante. El estudio tiene grandes implicaciones para la tecnología de información cuántica: el futuro de cómo se comparte y almacena la información confidencial.
Los investigadores publicaron sus resultados el 28 de junio de 2019 en Física de las comunicaciones .
"La teletransportación cuántica permite la transferencia de información cuántica a un espacio inaccesible", dijo Hideo Kosaka, profesor de ingeniería en la Universidad Nacional de Yokohama y autor del estudio. "También permite la transferencia de información a una memoria cuántica sinrevelar o destruir la información cuántica almacenada "
El espacio inaccesible, en este caso, consistía en átomos de carbono en el diamante. Hecho de átomos de carbono unidos, pero contenidos individualmente, un diamante contiene los ingredientes perfectos para la teletransportación cuántica.
Un átomo de carbono contiene seis protones y seis neutrones en su núcleo, rodeados por seis electrones giratorios. A medida que los átomos se unen en un diamante, forman una red notoriamente fuerte. Sin embargo, los diamantes pueden tener defectos complejos cuando existe un átomo de nitrógeno enuna de las dos vacantes adyacentes donde deberían estar los átomos de carbono. Este defecto se llama centro de vacantes de nitrógeno.
Rodeado de átomos de carbono, la estructura del núcleo del átomo de nitrógeno crea lo que Kosaka llama un nanomagnet.
Para manipular un electrón y un isótopo de carbono en la vacante, Kosaka y el equipo conectaron un cable de aproximadamente un cuarto del ancho de un cabello humano a la superficie de un diamante. Aplicaron un microondas y una onda de radio al cable para construirun campo magnético oscilante alrededor del diamante. Dieron forma al microondas para crear las condiciones óptimas y controladas para la transferencia de información cuántica dentro del diamante.
Kosaka luego usó el nanomagnet de nitrógeno para anclar un electrón. Usando el microondas y las ondas de radio, Kosaka forzó el giro del electrón a enredarse con un giro nuclear de carbono, el momento angular del electrón y el núcleo de un átomo de carbono. El electrónEl giro se descompone bajo un campo magnético creado por el nanomagnet, lo que le permite volverse susceptible a enredarse. Una vez que las dos piezas están enredadas, lo que significa que sus características físicas están tan entrelazadas que no se pueden describir individualmente, se aplica un fotón que contiene información cuántica yel electrón absorbe el fotón. La absorción permite que el estado de polarización del fotón se transfiera al carbono, que está mediado por el electrón enredado, lo que demuestra una teletransportación de información a nivel cuántico.
"El éxito del almacenamiento de fotones en el otro nodo establece el enredo entre dos nodos adyacentes", dijo Kosaka. Llamado repetidores cuánticos, el proceso puede tomar fragmentos individuales de información de nodo a nodo, a través del campo cuántico.
"Nuestro objetivo final es realizar repetidores cuánticos escalables para comunicaciones cuánticas de largo alcance y computadoras cuánticas distribuidas para computación cuántica a gran escala y metrología", dijo Kosaka.
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Materiales proporcionados por Universidad Nacional de Yokohama . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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