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Jueves, 27 agosto 2015
Computación

Hacia la computación cuántica basada solo en la luz

Se ha dado un paso clave hacia la fabricación de un componente fundamental de las computadoras cuánticas que se basará solo en luz pura. Este avance tiene que ver con una parte específica de la circuitería informática conocida como “puerta lógica”.

 

Las puertas lógicas efectúan operaciones sobre datos de entrada para generar los datos de salida. En los ordenadores clásicos, las puertas lógicas toman la forma de diodos o transistores. Pero los componentes de las computadoras cuánticas deben estar hechos de átomos individuales y partículas subatómicas. El procesamiento de información en una computadora cuántica ocurre cuando las partículas interactúan entre sí según las extrañas leyes de la física cuántica.

 

En comparación con otras partículas y estructuras, las partículas de la luz (los fotones) tienen muchas ventajas en la computación cuántica, pero se sabe que es especialmente difícil hacer que interactúen entre sí de maneras útiles. La técnica probada por el equipo de Aephraim Steinberg, de la Universidad de Toronto en Canadá, demuestra cómo crear dichas interacciones.

 

En los experimentos, Steinberg y sus colegas han visto el efecto de una sola partícula de luz sobre otro rayo óptico. Normalmente, los rayos de luz pasan uno a través de otro sin casi efecto alguno. Para construir computadoras cuánticas ópticas, se requiere que los rayos sí tengan efectos significativos unos sobre otros, o sea que “hablen entre ellos” por así decirlo. Eso nunca se ha hecho antes utilizando un único fotón.

 

[Img #30209]

 

Ilustración de lo que sucede cuando un fotón atraviesa un medio atómico cuidadosamente preparado al mismo tiempo que un pulso que incluya muchos fotones. El cambio de color representa los cambios de fase no lineales adoptados por cada pulso, proporcionalmente al número de fotones en el otro pulso. Un cambio de fase no lineal medible causado por un único fotón sobre un pulso con muchos fotones hace posibles las puertas lógicas deterministas de dos qubits, fundamentales para todo sistema de computación cuántica lumínica. (Imagen: Amir Feizpour)

 

La interacción lograda en la nueva investigación fue un proceso en dos pasos. Los científicos dispararon un solo fotón hacia átomos de rubidio que se habían enfriado hasta una millonésima de grado por encima del Cero Absoluto (la temperatura más baja que puede existir). En estos casos, los respectivos fotones pasaron a estar entrelazados cuánticamente con átomos, lo cual afectó a la forma en que el rubidio interactuó con un rayo óptico separado. El fotón cambió el índice de refracción de los átomos, lo que a su vez hizo que dichos átomos causasen un diminuto pero medible "cambio de fase" en el rayo.

 

Este proceso podría ser usado como una puerta lógica cuántica totalmente óptica, permitiendo entradas, procesamiento de información y salidas.

 

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