Tendencias21
Controlan la forma de los fotones y abren la vía para una 'Internet cuántica'

Controlan la forma de los fotones y abren la vía para una 'Internet cuántica'

Científicos de Países Bajos han conseguido controlar la forma de los fotones transmitidos en una comunicación de datos, lo que abre la vía para una ‘Internet cuántica’, que conectará ordenadores cuánticos entre sí por medio de fotones individuales. La forma de los fotones es cómo se distribuye su energía a través del tiempo, y debe ser simétrica para que la comunicación sea exitosa. Por Carlos Gómez Abajo.

Controlan la forma de los fotones y abren la vía para una 'Internet cuántica' De la misma manera que ahora conectamos los ordenadores en redes a través de señales ópticas, también podría ser posible conectar futuros ordenadores cuánticos en una Internet cuántica. Las señales ópticas consistirían entonces en partículas de luz o fotones individuales.

Un requisito previo para una Internet cuántica que funcione es el control de la forma de estos fotones. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU/e) y la fundación FOM (de Investigación Fundamental sobre la Materia), ambas de Países Bajos, han logrado por primera vez conseguir este control en el plazo corto requerido. Sus hallazgos se han publicado en Nature Communications.

Los ordenadores cuánticos son las computadoras soñadas del futuro. Utilizan la física extraordinaria de las partículas más pequeñas -la descrita por la mecánica cuántica- para realizar cálculos. Mientras que las computadoras de hoy en día utilizan bits que pueden ser 0 o 1, los ordenadores cuánticos realizan cálculos con los qubits, que pueden ser 0 y 1 al mismo tiempo. Eso crea un grado sin precedentes de potencia de cálculo adicional, que da a los ordenadores cuánticos capacidades mucho mayores que las de las computadoras actuales.

Las computadoras cuánticas podrían comunicarse en principio entre sí mediante el intercambio de fotones individuales para crear una Internet cuántica. La forma de los fotones, es decir, cómo se distribuye su energía a través del tiempo, es vital para la transmisión exitosa de la información. Esta forma debe ser simétrica en el tiempo, mientras que los fotones que son emitidos por los átomos normalmente tienen una forma asimétrica. Por lo tanto, para que la Internet funcione hace falta control Controlan la forma de los fotones y abren la vía para una 'Internet cuántica' Cavidad óptica

Los investigadores de la TU/e y de FOM han conseguido el grado requerido de control mediante la incorporación de un punto cuántico -una pieza de material semiconductor que puede transmitir fotones- a un cristal fotónico, creando así una cavidad óptica. A continuación, los investigadores aplicaron un impulso eléctrico muy corto a la cavidad, que influye en cómo interactúa el punto cuántico, y en cómo se emite el fotón. Mediante la variación de la fuerza de este pulso, fueron capaces de controlar la forma de los fotones transmitidos.

Los investigadores de Eindhoven son los primeros en conseguirlo, gracias a la utilización de pulsos eléctricos más cortos que el nanosegundo, una milmillonésima parte de un segundo. Esto es vital para su uso en la comunicación cuántica, como explica el líder de la investigación Andrea Fiore, de TU / e, en la nota de prensa de la universidad: «La emisión de un fotón sólo dura un nanosegundo, así que si quieres cambiar algo hay que hacerlo dentro de ese tiempo. Es como el tiempo del obturador de una cámara de alta velocidad, que tiene que ser muy corto si se desea capturar en una imagen algo que cambia muy rápido».

«Mediante el control de la velocidad a la que se envía un fotón», añade, «se puede lograr en principio un intercambio muy eficiente de fotones, lo cual es importante para el futuro de Internet cuántica». Otra investigación

Una investigación de la Universidad de Innsbruck (Austria), publicada el año pasado, consiguió transferir directamente a una partícula de luz la información cuántica almacenada en un átomo confinado en una trampa de iones. Tal información podría ser enviada a través de fibra óptica a un átomo distante.

Un grupo de físicos confinó un ión de calcio en una trampa de iones y lo colocaron entre dos espejos altamente reflectantes. «Utilizamos un láser para escribir la información cuántica deseada sobre los estados electrónicos del átomo», explicaba Andreas Stute, del Instituto de Física Experimental. «Entonces, excitábamos el átomo con un segundo láser, y como resultado, se emitía un fotón».

La información cuántica del átomo se traduce en el estado de polarización del fotón, que se almacena entre los espejos hasta que finalmente atraviesa un espejo, que es menos reflectante que el otro. «Los dos espejos dirigen el fotón en una dirección específica, orientándolo en la práctica hacia una fibra óptica», explicaba Bernardo Casabone, compañero de Stute.

La información cuántica almacenada en el fotón, por tanto, podría ser transmitida mediante la fibra óptica hasta un ordenador cuántico distante, donde la misma técnica se podría aplicar a la inversa. Referencia bibliográfica:

Francesco Pagliano et al.: Dynamically controlling the emission of single excitons in photonic crystal cavities. Nature Communications (2014). DOI: 10.1038/ncomms6786

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren una larva fosilizada de 520 millones de años de antigüedad con su cerebro y anatomía intactos 2 agosto, 2024
    Un gusano bebé del tamaño de una semilla de sésamo descubierto bajo una roca en China es un fósil único en su tipo: además de haberse preservado perfectamente toda su anatomía y su cerebro durante más de 500 millones de años, constituye una especie completamente nueva y es un pariente lejano de los artrópodos (arañas, […]
    Pablo Javier Piacente
  • Las ondas gravitacionales permitirían detectar avanzadas naves extraterrestres averiadas 2 agosto, 2024
    Los científicos han desarrollado un enfoque teórico que haría posible detectar la firma tecnológica de naves extraterrestres capaces de propulsarse por la compresión del espacio-tiempo (“Unidades Warp”) y no mediante el empuje de los motores tradicionales. Sería posible identificarlas mediante las ondas gravitacionales que emitirían ante una falla o desperfecto.
    Pablo Javier Piacente
  • Los fondos marinos también están sacudidos por poderosas corrientes 2 agosto, 2024
    Los fondos marinos más profundos se ven afectados por el vaivén diario de las mareas y el cambio de estaciones. Estas corrientes se aceleran y desaceleran constantemente, a veces invierten su dirección y son impulsadas en diferentes direcciones por el relieve irregular del fondo oceánico. No solo transportan sedimentos, sino también carbono orgánico, nutrientes y […]
    Redacción T21
  • La IA espía los cables HDMI para capturar datos de la pantalla 1 agosto, 2024
    Tecnologías que utilizan Inteligencia Artificial (IA) permiten espiar la pantalla de los ordenadores usando señales que se escapan de los cables HDMI: un grupo de investigadores ha desarrollado un nuevo modelo que utiliza antenas para ataques de largo alcance, demostrando el potencial de esta herramienta delictiva. Pero aunque la captura de señales puede ser un […]
    Pablo Javier Piacente
  • La vida compleja habría surgido en la Tierra mucho antes de lo que pensábamos 1 agosto, 2024
    Una nueva investigación sugiere que las estimaciones actuales sobre el surgimiento de la vida compleja en la Tierra deben revisarse: según los hallazgos de los científicos, esa fecha debería anticiparse en aproximadamente 1.5 mil millones de años, ya que los primeros animales no habrían surgido hace alrededor de 600 millones de años como se cree […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean un "mando a distancia" que controla el cerebro de los ratones 1 agosto, 2024
    Una tecnología permite controlar a distancia el cerebro de unos ratones: consigue que dejen de comer o que coman mucho, que superen la timidez e incluso que las hembras se vuelvan mucho más maternales. Este control remoto abre la posibilidad de apagar en humanos el dolor crónico o de encender la felicidad en personas con […]
    Redacción T21
  • Una intrigante roca revela posible vida antigua en Marte 31 julio, 2024
    Una roca identificada por el rover Perseverance en Marte presenta extrañas manchas que pueden indicar reacciones químicas producidas hace miles de millones de años, las cuales podrían haber apoyado la vida microbiana en el Planeta Rojo. Aunque se están considerando otras explicaciones, las señales podrían confirmar finalmente la existencia de vida antigua en Marte.
    Pablo Javier Piacente
  • Los chimpancés también pueden hablar 31 julio, 2024
    Antiguos videos que muestran grabaciones de chimpancés “hablando” luego de ser entrenados con ese fin fueron recuperados y analizados por un equipo de científicos: los investigadores concluyeron que estos primates tendrían las conexiones neuronales necesarias para el habla y que son capaces de producir sílabas, logrando contrastes fonéticos de consonante a vocal a través del […]
    Pablo Javier Piacente
  • En la Cumbre de la ONU se lanzará un Pacto para el Futuro 31 julio, 2024
    En 2024 no solo no vamos por buen camino para alcanzar los objetivos fijados en los diferentes compromisos internacionales, sino que se nos está acabando el tiempo para evitar los peores impactos y efectos que se van a producir al traspasar los umbrales de seguridad de temperatura y los límites planetarios. La ONU se propone […]
    Alejandro Sacristán, Fernando Prieto (*)
  • La "Pirámide de la Luna" en Teotihuacán está alineada con los solsticios de verano e invierno 30 julio, 2024
    La "Pirámide de la Luna" en Teotihuacán, una antigua ciudad prehispánica cerca de la actual capital de México, está alineada con el Sol en los solsticios de verano e invierno, según concluye un grupo de investigadores. Es una muestra más del conocimiento astronómico de las antiguas civilizaciones mesoamericanas.
    Pablo Javier Piacente