Esta c\u00e1mara de vac\u00edo con aberturas para varios rayos l\u00e1ser se utiliz\u00f3 para enfriar mol\u00e9culas de sodio-potasio a temperaturas de unos pocos cientos de nanoKelvins, o billon\u00e9simas de grado por encima del cero absoluto.\u00a0Tales mol\u00e9culas podr\u00edan ser usadas como un nuevo tipo de qubit, un bloque de construcci\u00f3n para los eventuales ordenadores cu\u00e1nticos.<\/p>\n
El nuevo enfoque proporciona configuraciones duraderas que podr\u00edan proporcionar el material “qubit” buscado desde hace mucho tiempo.<\/p>\n
Los investigadores han dado un importante paso hacia la meta tan buscada de una computadora cu\u00e1ntica, que en teor\u00eda deber\u00eda ser capaz de c\u00e1lculos mucho m\u00e1s r\u00e1pidos que las computadoras convencionales, para ciertos tipos de problemas.\u00a0El nuevo trabajo muestra que las colecciones de mol\u00e9culas ultrafinas pueden retener la informaci\u00f3n almacenada en ellas, durante cientos de veces m\u00e1s de lo que los investigadores han alcanzado previamente en estos materiales.<\/p>\n
Estas mol\u00e9culas de dos \u00e1tomos est\u00e1n hechas de sodio y potasio y se enfriaron a temperaturas de s\u00f3lo unos diez millones de grados por encima del cero absoluto (medido en cientos de nanokelvins, o nK).\u00a0Los resultados se describen en un informe esta semana en\u00a0Science<\/em>\u00a0, de Martin Zwierlein, un profesor de f\u00edsica del MIT y un investigador principal en el Laboratorio de Investigaci\u00f3n de Electr\u00f3nica del MIT;\u00a0Jee Woo Park, ex estudiante de posgrado del MIT;\u00a0Sebastian Will, ex investigador del MIT y ahora profesor asistente en la Universidad de Columbia, y otros dos, todos en el MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms.<\/p>\n Se est\u00e1n estudiando muchos enfoques diferentes como formas posibles de crear qubits, los bloques b\u00e1sicos de construcci\u00f3n de computadoras cu\u00e1nticas de teor\u00eda larga, pero a\u00fan no completamente realizadas.\u00a0Los investigadores han intentado utilizar materiales superconductores, iones sostenidos en trampas de iones, o \u00e1tomos neutrales individuales, as\u00ed como mol\u00e9culas de complejidad variable.\u00a0El nuevo enfoque utiliza un grupo de mol\u00e9culas muy simples hechas de s\u00f3lo dos \u00e1tomos.<\/p>\n “Las mol\u00e9culas tienen m\u00e1s ‘manijas’ que \u00e1tomos”, dice Zwierlein, lo que significa m\u00e1s formas de interactuar entre s\u00ed y con influencias externas.\u00a0“Pueden vibrar, pueden girar, y de hecho pueden interactuar fuertemente entre s\u00ed, lo que los \u00e1tomos tienen dificultades para hacer.\u00a0T\u00edpicamente, los \u00e1tomos tienen que realmente encontrarse uno al otro, estar uno encima del otro casi, antes de ver que hay otro \u00e1tomo para interactuar, mientras que las mol\u00e9culas pueden verse “en intervalos relativamente largos.\u00a0“Para hacer que estos qubits hablen entre s\u00ed y realicen c\u00e1lculos, usar mol\u00e9culas es una idea mucho mejor que usar \u00e1tomos”, dice.<\/p>\n El uso de este tipo de mol\u00e9culas de dos \u00e1tomos para el procesamiento de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica “hab\u00eda sido sugerido hace alg\u00fan tiempo”, dice Park, “y este trabajo demuestra el primer paso experimental hacia la realizaci\u00f3n de esta nueva plataforma, que es que la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica se puede almacenar en mol\u00e9culas dipolares Por largos tiempos “.<\/p>\n “Lo m\u00e1s sorprendente es que estas mol\u00e9culas son un sistema que puede permitir realizar el almacenamiento y el procesamiento de la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica utilizando el mismo sistema f\u00edsico”, dice Will.\u00a0“Ese es realmente un rasgo bastante raro que no es t\u00edpico en todos los sistemas de qubit que se consideran sobre todo hoy.”<\/p>\n En las pruebas de laboratorio iniciales del equipo de prueba de principios, unos pocos miles de las mol\u00e9culas simples estaban contenidas en un microsc\u00f3pico soplo de gas, atrapado en la intersecci\u00f3n de dos rayos l\u00e1ser y enfriado a ultracold temperaturas de alrededor de 300 nanokelvins.\u00a0“Cuantos m\u00e1s \u00e1tomos tengas en una mol\u00e9cula, m\u00e1s dif\u00edcil es enfriarlos”, dice Zwierlein, por lo que eligieron esta simple estructura de dos \u00e1tomos.<\/p>\n Las mol\u00e9culas tienen tres caracter\u00edsticas clave: rotaci\u00f3n, vibraci\u00f3n y la direcci\u00f3n de giro de los n\u00facleos de los dos \u00e1tomos individuales.\u00a0Para estos experimentos, los investigadores obtuvieron las mol\u00e9culas bajo perfecto control en t\u00e9rminos de las tres caracter\u00edsticas, es decir, en el estado m\u00e1s bajo de vibraci\u00f3n, rotaci\u00f3n y alineaci\u00f3n de esp\u00edn nuclear.<\/p>\n “Hemos sido capaces de atrapar mol\u00e9culas durante mucho tiempo, y tambi\u00e9n demostrar que pueden llevar la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica y mantenerla durante mucho tiempo”, dice Zwierlein.\u00a0Y eso, dice, es “uno de los avances clave o hitos que uno tiene que tener antes de la esperanza de construir una computadora cu\u00e1ntica, lo cual es un esfuerzo mucho m\u00e1s complicado”.<\/p>\n El uso de mol\u00e9culas de sodio y potasio proporciona una serie de ventajas, dice Zwierlein.\u00a0Por una parte, “la mol\u00e9cula es qu\u00edmicamente estable, por lo que si una de estas mol\u00e9culas se encuentra con otra, no se separan”.<\/p>\n En el contexto de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, el “largo tiempo” al que Zwierlein se refiere es de un segundo – que es “de hecho del orden de mil veces m\u00e1s largo que un experimento comparable que se ha hecho” usando la rotaci\u00f3n para codificar el qubit, dice .\u00a0“Sin medidas adicionales, ese experimento dio un milisegundo, pero esto ya era genial”. Con el m\u00e9todo de este equipo, la estabilidad inherente del sistema significa que “se obtiene un segundo completo de forma gratuita”.<\/p>\n Eso sugiere, aunque queda por probar, que tal sistema ser\u00eda capaz de llevar a cabo miles de c\u00e1lculos cu\u00e1nticos, conocidos como puertas, en secuencia dentro de ese segundo de coherencia.\u00a0Los resultados finales podr\u00edan ser “le\u00eddos” \u00f3pticamente a trav\u00e9s de un microscopio, revelando el estado final de las mol\u00e9culas.<\/p>\n “Tenemos fuertes esperanzas de que podamos hacer una llamada puerta -que es una operaci\u00f3n entre dos de estos qubits, como suma, resta o ese tipo de equivalente- en una fracci\u00f3n de milisegundo”, dice Zwierlein.\u00a0“Si nos fijamos en la proporci\u00f3n, se podr\u00eda esperar hacer 10.000 a 100.000 operaciones de puerta en el tiempo que tenemos la coherencia en la muestra.\u00a0Eso se ha declarado como uno de los requisitos para una computadora cu\u00e1ntica, tener ese tipo de relaci\u00f3n de operaciones de puerta a tiempos de coherencia “.<\/p>\n “El pr\u00f3ximo gran objetivo ser\u00e1” hablar “a las mol\u00e9culas individuales.\u00a0Entonces estamos realmente hablando de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica “, dice Will.\u00a0“Si podemos atrapar una mol\u00e9cula, podemos atrapar dos.\u00a0Y entonces podemos pensar en implementar una ‘operaci\u00f3n de puerta cu\u00e1ntica’ – un c\u00e1lculo elemental – entre dos qubits moleculares que se sientan uno al lado del otro “, dice.<\/p>\n Utilizando una matriz de tal vez 1,000 de tales mol\u00e9culas, Zwierlein dice, har\u00eda posible llevar a cabo c\u00e1lculos tan complejos que ninguna computadora existente podr\u00eda comenzar a comprobar las posibilidades.\u00a0Aunque subraya que este es todav\u00eda un paso temprano y que tales computadoras podr\u00edan estar a una d\u00e9cada o m\u00e1s lejos, en principio tal dispositivo podr\u00eda solucionar r\u00e1pidamente problemas actualmente intratables tales como factoring n\u00fameros muy grandes – un proceso cuya dificultad forma la base del mejor de hoy Sistemas de cifrado para transacciones financieras.<\/p>\n Adem\u00e1s de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, el nuevo sistema tambi\u00e9n ofrece el potencial para una nueva forma de realizar mediciones de precisi\u00f3n y qu\u00edmica cu\u00e1ntica, dice Zwierlein.<\/p>\n “Estos resultados son realmente el estado del arte”, dice Simon Cornish, profesor de f\u00edsica en la Universidad de Durham en el Reino Unido, que no particip\u00f3 en este trabajo.\u00a0Los hallazgos “revelan maravillosamente el potencial de explotar estados de spin nuclear en mol\u00e9culas ultracongresas para aplicaciones en el procesamiento de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica, como memorias cu\u00e1nticas y como un medio para investigar interacciones dipolares y colisiones ultrafinas en mol\u00e9culas polares”, dice.\u00a0“Creo que los resultados constituyen un gran paso adelante en el campo de las mol\u00e9culas ultracold y ser\u00e1 de gran inter\u00e9s para la gran comunidad de investigadores que exploran aspectos relacionados de la ciencia cu\u00e1ntica, la coherencia, la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica y la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica”.<\/p>\n El equipo tambi\u00e9n incluy\u00f3 al estudiante graduado del MIT, Zoe Yan, y al postdoc, Huanqian Loh.\u00a0El trabajo fue apoyado por la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigaci\u00f3n Cient\u00edfica de la Fuerza A\u00e9rea de los Estados Unidos, la Oficina de Investigaci\u00f3n del Ej\u00e9rcito de los Estados Unidos y la Fundaci\u00f3n David y Lucile Packard.<\/p>\n Fuente: MIT News<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Esta c\u00e1mara de vac\u00edo con aberturas para varios rayos l\u00e1ser se utiliz\u00f3 para enfriar mol\u00e9culas de sodio-potasio a temperaturas de unos pocos cientos de nanoKelvins, o billon\u00e9simas de grado por encima del cero absoluto.\u00a0Tales mol\u00e9culas podr\u00edan ser usadas como un nuevo tipo de qubit, un bloque de construcci\u00f3n para los eventuales ordenadores cu\u00e1nticos.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":6499,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[366],"tags":[],"class_list":["post-6498","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-computacion-cuantica"],"yoast_head":"\n