Las redes cuánticas prometen revolucionar la comunicación y computaciónPero hasta ahora, se han enfrentado a desafíos fundamentales:¿Cómo conectar múltiples nodos cuánticos de manera eficiente y escalable? Un equipo de la Universidad de Cambridge ha dado un paso crucial para resolver este problema al tejer 13,000 núcleos atómicos dentro de un punto cuánticoCreación de un registro cuántico funcional con propiedades emergentes únicas.
Publicado en Física de la naturalezaEste avance no solo Mejora la estabilidad de la información cuánticapero también presenta un nuevo enfoque para Interconexión de codos de forma óptica. Según Atatüre, co -autor del estudio, “este descubrimiento es un testimonio del poder que la física de muchos cuerpos puede tener en la transformación de dispositivos cuánticos”.
Las redes cuánticas necesitan nodos con codos estables y conectados ópticamente para permitir el intercambio de información. Tradicionalmente, los puntos cuánticos se han destacado por su capacidad para transmitir Fotones individuales con gran eficienciaPero les han faltado codos auxiliares que permitan almacenar información de manera efectiva.
El nuevo estudio aborda esta limitación utilizando núcleos atómicos dentro del punto cuántico como un registro cuántico colectivo. Al manipular el giro nuclear de 13,000 átomos, los investigadores lograron Crear estados entrelazados a largo plazopermitiendo el almacenamiento y la recuperación de la información con una fidelidad del 69 %.
Por otro lado, lograron reducir la interacción con el entorno formando un Estado nuclear oscurocual minimiza la decoherencia y prolonga la estabilidad del sistema. Este es un avance clave para construir nodos cuánticos funcionales que pueden funcionar en redes a gran escala.
El registro cuántico se basa en dos estados lógicos fundamentales:
Este enfoque permite almacenar información cuántica de una manera robustareduciendo la interferencia del entorno y aumentando la coherencia del sistema. Los investigadores demostraron un protocolo completo de Información de escritura, almacenamiento, recuperación y lecturaLograr uno coherencia de hasta 130 microsegundos.
Dorian Gangloff, co -autor del estudio, explica: “Este avance no solo establece puntos cuánticos como nodos cuánticos operativos, sino también también Desbloquee una plataforma poderosa para explorar la nueva física de muchos cuerpos cuánticos emergentes y fenómenos.”
El Quantum Magnónico Es un campo de estudio que investiga el uso de imbéciles – Excitaciones colectivas de giros en un material magnético – para procesar y transmitir información cuántica. A diferencia de los fotones en la óptica o electrones cuánticos en los circuitos de superconductores, los magnones permiten la manipulación de la información en Sistemas de espinas fuertemente correlacionadosque abre nuevas posibilidades para dispositivos cuánticos más estables y eficientes.
En el contexto del nuevo registro cuántico desarrollado en los puntos cuánticos de GaAs, los investigadores utilizaron un Magnón nuclear como el “un” estado lógico del sistema. Este estado representa un excitación cuántica colectivadonde se invierte un solo giro nuclear y la perturbación se extiende a través del conjunto de resortes. Gracias a esta propiedad, Magnons puede servir como intermediarios en la transferencia y almacenamiento de información cuánticacon el potencial de mejorar la coherencia y la escalabilidad en las redes cuánticas.
La implementación de este registro cuántico podría transformar el desarrollo de Redes cuánticas a gran escala. Actualmente, los sistemas cuánticos enfrentan desafíos en términos de Fidelidad y escalabilidadlo que dificulta su integración en las infraestructuras de comunicación global.
Los puntos cuánticos con registros basados en espinas nucleares podrían actuar como recuerdos cuánticos intermedios en repetidores cuánticos. Estos dispositivos son esenciales para extender la transmisión de información cuánticapermitiendo la conexión de computadoras cuánticas separadas por grandes distancias.
Por otro lado, el enfoque basado en estados oscuros y excitaciones magnéticas podría aplicarse en la creación de Capa más robustosresistente a la decoherencia, lo que beneficiaría a varias áreas, de Cálculo cuántico hasta la criptografía avanzada.
A pesar del éxito del experimento, Los investigadores trabajan para expandir el tiempo de almacenamiento de información. Actualmente, la coherencia es de 130 microsegundos, pero con técnicas dinámicas de desacoplamiento, esperan extenderla hasta 20 milisegundos o más.
Otra línea de trabajo es la Mejora del acoplamiento entre codos y fotones para optimizar la transferencia de información. Si se logra, este sistema permitiría la creación de redes cuánticas altamente funcional y escalable.
Este trabajo representa una combinación única de Física de semiconductores, óptica cuántica y teoría de la informaciónProporcionar una plataforma experimental potencial para explorar nuevos efectos cuánticos colectivos.
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