El sueño de construir computadoras cuánticas más poderoso ha dado un paso de gigante gracias a un reciente logro en Harvard. Durante décadas, las moléculas fueron descartados como candidatos en computación cuántica por su complejidad y fragilidad. Sin embargo, un equipo de investigadores dirigido por Kang Kuen Ni Logró lo que parecía imposible: manipular moléculas ultrafrías y realizar operaciones cuánticas sobre ellasabriendo nuevas fronteras en la tecnología cuántica.
Esta hazaña, publicada en NaturalezaEmplearon moléculas de sodio-cesio (NaC) atrapadas con pinzas ópticas, láseres diseñados para inmovilizar objetos diminutos con extrema precisión. Según Ni, este avance se produce tras décadas de intentos fallidos: “Como campo, llevamos 20 años intentando conseguirlo y finalmente lo hemos conseguido”.
Las moléculas son estructuras complejas, formadas por múltiples átomos que interactúan mediante enlaces químicos. Su comportamiento interno, aunque prometedor, es extremadamente difícil de controlar.lo que los hace inestables para aplicaciones cuánticas. En comparación, otros enfoques, como los átomos neutros o los iones atrapados, ofrecen mayor simplicidad y estabilidad, lo que explica su dominio hasta ahora en la computación cuántica.
Sin embargo, las moléculas tienen ventajas únicas. ellos poseen Fuertes interacciones dipolares y una rica estructura interna.que se puede utilizar para operaciones avanzadas y escalabilidad en sistemas cuánticos. Este potencial, combinado con los recientes avances en técnicas de enfriamiento y captura, ha cambiado las percepciones sobre su viabilidad.
Los científicos se enfrentaron a dos grandes retos: mantener las moléculas lo suficientemente frías para evitar movimientos incontrolados y diseñar un sistema que permitiera controlarlas con precisión cuántica. Superar estas barreras ha requerido importantes avances tecnológicos y experimentales.
El equipo utilizó pinzas ópticas para atrapar moléculas de NaC en un ambiente ultrafrío, a temperaturas cercanas al cero absoluto. Estas pinzas utilizan rayos láser cuidadosamente polarizados que estabilizan las moléculas y minimizan su movimiento.
Por otro lado, los investigadores aprovecharon las interacciones dipolares entre moléculas para realizar operaciones cuánticas. Estas interacciones, que se producen entre las cargas eléctricas positivas y negativas de las moléculas, son claves para generar entrelazamiento cuánticoun estado donde las partículas permanecen correlacionadas independientemente de la distancia que las separe.
Con un control preciso, lograron crear un estado de Bell entre dos moléculas con un 94% de fidelidad. Este tipo de entrelazamiento es esencial para construir puertas lógicas cuánticas como la iSWAPque permite el intercambio de información entre qubits.
En la informática clásica, los bits son la unidad mínima de información y sólo pueden estar en uno de dos estados: 0 o 1. qubitsSin embargo, pueden estar en superposición, es decir, en ambos estados al mismo tiempo. Esto multiplica exponencialmente la potencia de cálculo de un sistema cuántico.
El experimento de Harvard implementó una puerta lógica cuántica llamada iSWAPque no solo intercambia los estados de dos qubits, sino que también introduce un cambio de faseun requisito crucial para generar entrelazamiento. Según el artículo, el equipo utilizó un tiempo de interacción de 664 microsegundos para crear un estado Bell, lo que representa un avance significativo en términos de velocidad y precisión.
Este hito no sólo marca un logro técnico: también allana el camino para computadoras cuánticas molecularesuna nueva clase de dispositivos más potentes y versátiles. Los sistemas moleculares podrían usarse en áreas tales como:
Según Ni, hay un enorme margen para innovaciones que aprovechen las ventajas únicas de las moléculas en la computación cuántica”.
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