Impresión artística de detección de enredos. El flujo de luces verdes y rojas representa las respuestas requeridas por el protocolo, revelando así la presencia de enredos entre fotones. (© Rolando Barry / Universidad de Viena).
Científicos demostraron con éxito que la verificación del entrelazamiento se puede realizar de una manera sorprendentemente eficiente y en muy poco tiempo.
Una de las características esenciales requeridas para la realización de una computadora cuántica es el entrelazamiento cuántico:
«El entrelazamiento cuántico es un fenómeno mecánico cuántico en el que el
Los estados de dos o más objetos se deben describir con referencia entre sí, incluso
aunque los objetos individuales pueden estar separados espacialmente.»
Un equipo de físicos de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria (ÖAW) presenta una técnica novedosa para detectar enredos incluso en sistemas cuánticos a gran escala con una eficiencia sin precedentes. Esto trae a los científicos un paso más cerca de la implementación de la computación cuántica confiable. Los nuevos resultados son de relevancia directa para las generaciones futuras de dispositivos cuánticos y se publican en la edición actual de la revista Física de la Naturaleza.
La computación cuántica ha llamado la atención de muchos científicos debido a su potencial para superar las capacidades de las computadoras estándar para ciertas tareas. Para la realización de un cuanto Computadora, una de las características más esenciales es el entrelazamiento cuántico. Esto describe un efecto en el que varias partículas cuánticas están interconectadas de una manera compleja. Si una de las partículas enmarañadas está influenciada por una medición externa, el estado de las otras partículas enmarañadas también cambia, sin importar qué tan alejadas estén entre sí. Muchos científicos están desarrollando nuevas técnicas para verificar la presencia de esta característica cuántica esencial en los sistemas cuánticos.
Se han probado métodos eficientes para sistemas que contienen solo unos pocos qubits, las unidades básicas de información cuántica. Sin embargo, la implementación física de una computadora cuántica implicaría sistemas cuánticos mucho más grandes. Sin embargo, con los métodos convencionales, la verificación del enredo en sistemas grandes se vuelve desafiante y requiere mucho tiempo, ya que se requieren muchas ejecuciones experimentales repetidas.
Sobre la base de un esquema teórico reciente, un equipo de físicos experimentales y teóricos de la Universidad de Viena y el ÖAW liderados por Philip Walther y Borivoje Dakić, junto con colegas de la Universidad de Belgrado, demostraron con éxito que la verificación del enredo puede realizarse de manera sorprendente De manera eficiente y en muy poco tiempo, lo que hace que esta tarea sea aplicable también a los sistemas cuánticos a gran escala. Para probar su nuevo método, produjeron experimentalmente un sistema cuántico compuesto por seis fotones entrelazados. Los resultados muestran que solo unas pocas pruebas experimentales son suficientes para confirmar la presencia de enredos con una confianza extremadamente alta, hasta el 99,99 por ciento.
El método verificado Se puede entender de una manera bastante simple. Una vez que se ha generado un sistema cuántico en el laboratorio, los científicos eligen cuidadosamente las mediciones cuánticas específicas que luego se aplican al sistema. Los resultados de estas mediciones llevan a confirmar o negar la presencia de enredos. «De alguna manera es como hacer ciertas preguntas de sí o no al sistema cuántico y anotar las respuestas dadas. Mientras más respuestas positivas se den, mayor será la probabilidad de que el sistema muestre un enredo», dice Valeria Saggio, primera autora de la publicación en Física de la Naturaleza. Sorprendentemente, la cantidad de preguntas y respuestas necesarias es extremadamente baja. La nueva técnica demuestra ser órdenes de magnitud más eficientes en comparación con los métodos convencionales.
Además, en ciertos casos, la cantidad de preguntas necesarias es incluso independiente del tamaño del sistema, lo que confirma el poder del nuevo método para futuros experimentos cuánticos.
Si bien la implementación física de una computadora cuántica aún enfrenta varios desafíos, nuevos avances, como la verificación eficiente de enredos, que podría dar un paso adelante al campo de la física cuántica, contribuyendo así al progreso de las tecnologías cuánticas.
Fuente: Universidad de Viena.
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