Un diagrama de los osciladores y la medición hecha por el qubit.
Ilustración: Wentao Jiang

Un grupo de investigadores ha conseguido construir un sistema capaz de distinguir fonones, las unidades de sonido m√°s peque√Īas, en lo que puede ser un hito en el desarrollo de computadoras cu√°nticas m√°s avanzadas.

Las computadoras cu√°nticas podr√≠an alg√ļn d√≠a hacer cosas que son casi imposibles para las computadoras normales, pero hoy siguen siendo dispositivos relativamente limitados. No existe una memoria cu√°ntica que se pueda utilizar o interfaces cu√°nticos entre procesadores, por ejemplo. Por lo tanto, los investigadores de todo el mundo tratan de encontrar formas de mover la informaci√≥n cu√°ntica entre diferentes medios. Un equipo de Stanford ha publicado recientemente los resultados de un sistema capaz de discernir fonones, las unidades m√°s peque√Īas de vibraci√≥n existentes, utilizando un bit cu√°ntico, lo que podr√≠a suponer un gran paso hacia una computaci√≥n cu√°ntica m√°s avanzada.

‚ÄúFue realmente emocionante. Hicimos las mediciones en Nochebuena‚ÄĚ, dijo a Gizmodo Amir Safavi-Naeini, profesor asistente de f√≠sica aplicada de la Universidad de Stanford. ‚ÄúPatricio Arrangoiz-Arriola (el primer autor del paper) y yo hablamos sobre √©sto en 2015 y no ten√≠amos ni idea de lo que est√°bamos haciendo, pero a trav√©s de una serie de papers y mediciones realmente lo conseguimos desarrollar‚ÄĚ.

Si no sabes qu√© es una computadora cu√°ntica o no est√°s al d√≠a con el estado actual de la computaci√≥n cu√°ntica en general, p√°sate por algunos de nuestros art√≠culos. B√°sicamente: las computadoras son dispositivos que procesan datos y los almacenan como entradas que pueden manipular mediante un sistema de instrucciones y algoritmos matem√°ticos. Esas entradas se llaman bits, y pueden tener dos valores: cero o uno. Las computadoras cu√°nticas resuelven esto usando bits cu√°nticos, o qubtis. Los Qubits pueden tomar un estado intermedio entre esos dos valores (con la probabilidad inherente de que pueda influir en lo que se est√© midiendo). Tambi√©n pueden enredarse de manera tal que los valores m√ļltiples de los qubits se relacionen m√°s de lo que deber√≠an, e interfieran tanto que ciertas combinaciones de valores de qubits se vuelvan m√°s probables y a otras le ocurra lo contrario.

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Al mismo tiempo, los fonones son unidades individuales de sonido o de energ√≠a vibratoria (como le ocurre de forma similar a los fotones, que son unidades individuales de luz o energ√≠a electromagn√©tica). Como son objetos cu√°nticos, los fonones tambi√©n siguen las reglas de la mec√°nica cu√°ntica. Imag√≠nate un qubit donde sus diferentes ‚Äúestados‚ÄĚ est√°n representados por la presencia de uno o dos fonones. Es especialmente dif√≠cil resolver estos diferentes estados de fonones: har√≠a falta una especie de micr√≥fono con m√°s precisi√≥n que la energ√≠a de un fon√≥n. Pero si los cient√≠ficos pudieran hacer un micr√≥fono as√≠, podr√≠an a√Īadir algunas mejoras importantes a las funciones de una computadora cu√°ntica. Si pudiera convertir la informaci√≥n de un qubit en fonones, podr√≠a encontrar formas de almacenar temporalmente esta informaci√≥n cu√°ntica o convertirla m√°s adelante en fotones para enviarla a trav√©s de un enlace cu√°ntico.

Eso es b√°sicamente lo que los investigadores de Stanford pudieron mostrar. Construyeron peque√Īos osciladores con partes especialmente dise√Īadas para atrapar unidades individuales de energ√≠a. Estos osciladores fueron unidos a qubits superconductores y luego a un dispositivo de lectura. Al ajustar adecuadamente el qubit y los osciladores, el qubit adquiri√≥ un estado que coincid√≠a con el estado del oscilador, permitiendo a los investigadores medir indirectamente el n√ļmero de fonones.

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Se trata de un hito importante en un campo lleno de investigadores que intentan encontrar formas para que los qubits se comuniquen con osciladores mecánicos como éste.

Ya hay muchos científicos que investigan cómo transferir datos cuánticos entre estos osciladores y sistemas ópticos, y que buscan cómo conectar qubits a componentes electromagnéticos. Estos osciladores mecánicos proporcionan un enlace entre estos campos, y podrían ampliar las funciones de futuros dispositivos cuánticos.