La técnica de almacenamiento aporta impulso a las redes cuánticas

Los físicos del Instituto de Tecnología de Georgia han acercado un paso más las redes cuánticas utilizables al establecer un nuevo récord para el período de tiempo que la información cuántica puede almacenarse y recuperarse de un grupo de átomos fríos.

Aunque la información sigue siendo utilizable durante solo milisegundos, los científicos afirman que incluso esta corta vida útil debería permitir la transmisión de datos de un repetidor cuántico a otro en una red óptica.

El nuevo registro €“ 7 milisegundos para átomos de rubidio almacenados en una trampa óptica €“ rompió la marca existente de 32 microsegundos y significa que la información está disponible por 200 veces más que en métodos anteriores.

“Este es un paso realmente significativo para nosotros, porque conceptualmente permite largos tiempos de memoria necesarios para las redes cuánticas de larga distancia”, dice Alex Kuzmich, profesor asociado de la Escuela de Física de Georgia. “Para múltiples arquitecturas con muchos elementos de memoria, varios milisegundos permitirían el movimiento de la luz a través de mil kilómetros”.

Las claves para extender el tiempo de almacenamiento incluyen el uso de una red óptica unidimensional para confinar los átomos y una fase atómica que es insensible a los efectos magnéticos.

El propósito de las redes cuánticas es distribuir qubits entrelazados a través de largas distancias a través de las redes ópticas existentes. Pero las pérdidas en la fibra óptica significan que los repetidores deben instalarse a intervalos regulares €“ aproximadamente cada 100 kilómetros €“ para impulsar la señal.

Esos repetidores necesitarán memoria cuántica para recibir la señal fotónica, almacenarla brevemente y luego producir una señal fotónica que llevará la información al siguiente nodo y a su destino final.

En términos simples, cada átomo en el cúmulo “ve” la señal entrante de manera ligeramente diferente para almacenar información de fase que luego se puede “leer” del conjunto con otro láser.

Otros equipos de investigación han almacenado previamente bien la información cuántica en átomos individuales o iones, pero los átomos individuales tienen limitaciones.

“La ventaja de usar estos conjuntos en lugar de átomos individuales es que si brillamos en ellos un campo láser de ‘lectura’, porque estos átomos tienen una fase particular impresa en ellos, sabemos con un alto grado de probabilidad que vamos a obtener un segundo fotón – el fotón más ralentí – que sale en una dirección particular “,” dice Stewart Jenkins, otro investigador del proyecto. “Eso nos permite poner un detector en el lugar correcto para leer el fotón”.

Aunque el trabajo avanza significativamente las memorias cuánticas, las redes cuánticas prácticas probablemente estén al menos a una década de distancia, cree Kuzmich.

“En la práctica, tendrá que hacer nodos repetidores robustos con cientos de elementos de memoria que se puedan manipular rápidamente y acoplar a la fibra”, dice. “Eventualmente, serán lo suficientemente buenos como para que podamos dar un salto a tener sistemas que puedan funcionar fuera del entorno de laboratorio”.

La técnica de almacenamiento aporta impulso a las redes cuánticas

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