- Los qubits de erbio molecular proporcionan transiciones ópticas y de espín precisas para el control cuántico
- Estos qubits permiten acceder a estados de espín a través de luz compatible con las telecomunicaciones
- Las interfaces de fotones de espín de alta resolución pueden permitir el desarrollo escalable de redes cuánticas
Los científicos han creado un qubit molecular basado en erbio que ofrece una forma de conectar sistemas cuánticos a redes de fibra existentes.
Estos qubits combinan transiciones ópticas y específicas de espín y permiten operaciones en longitudes de onda de telecomunicaciones estándar.
Permite monitorear y leer el estado cuántico magnético utilizando luz compatible con la infraestructura de fibra óptica estándar.
Interfaces de fotones giratorios de alta resolución
Esta capacidad podría admitir redes cuánticas escalables sin requerir hardware de comunicación completamente nuevo.
El desarrollo fue dirigido por científicos de la Universidad de Chicago, en colaboración con UC Berkeley, el Laboratorio Nacional Argonne y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
Su trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. y el Centro Nacional de Investigación de Ciencias de la Información Cuántica Q-NEXT.
El equipo diseñó moléculas de organoerbio para combinar fuertes interacciones magnéticas con transiciones ópticas en las bandas de telecomunicaciones, creando un sistema cuántico controlable y sintonizable.
Los qubits moleculares proporcionan una interfaz espín-fotón a nanoescala.
“Estas moléculas actúan como un puente a nanoescala entre el mundo del magnetismo y el mundo de la óptica”, dijo Leah Weiss, becaria postdoctoral en la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de Chicago y primera autora.
La espectroscopia óptica y las técnicas de microondas permiten detectar estados cuánticos con una precisión de nivel de megahercios.
Este control dual permite conexiones entre sensores o procesadores cuánticos basados en espín y sistemas fotónicos.
Estas características forman los componentes potenciales de los dispositivos cuánticos integrados y las redes de comunicación.
Como las transiciones ópticas de los qubits encajan dentro de las bandas de telecomunicaciones, pueden integrarse con plataformas fotónicas de silicio.
Esta compatibilidad permite el desarrollo de experimentos a nivel de estación de trabajo y la implementación a gran escala en centros de datos para aplicaciones de red más amplias.
El diseño de qubits puede acelerar la creación de sistemas híbridos que combinen control óptico, de microondas y cuántico en un solo chip.
Estos sistemas también abren posibilidades para la detección, la comunicación cuántica y las plataformas cuánticas integradas.
Los qubits moleculares de erbio podrían incorporarse a sistemas capaces de transmitir, entrelazar y distribuir estados cuánticos a través de fibra comercial.
Este enfoque permite que las redes cuánticas se conecten directamente a las infraestructuras ópticas existentes sin dejar de ser compatibles con las redes clásicas.
“Al demostrar la versatilidad de estos qubits moleculares de erbio, estamos dando un paso más hacia redes cuánticas escalables que pueden conectarse directamente a la infraestructura óptica existente”, dijo David Awschalom, profesor de Ingeniería Molecular y Física de la Familia Liew de la UChicago e investigador principal.
Aunque los resultados muestran viabilidad técnica, la implementación práctica aún requiere evaluación en condiciones de red.
Siguen existiendo desafíos a la hora de integrar estos qubits con controladores basados en CPU para gestionar implementaciones de centros de datos a gran escala y garantizar un rendimiento constante.
Dicho esto, este trabajo lleva el campo hacia las redes cuánticas, que aún necesitan pruebas exhaustivas para su adopción generalizada.
A través de SDxCentral
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