19/Dic/08

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Las memorias cuánticas de gas podría enviar "mensajes fantasmales" a distancia

El entrelazamiento cuántico, que Einstein apodó "acción fantasmal a distancia", sería la manera perfecta de comunicar datos, si se pudieran superar los obstáculos técnicos

El método supone vincular las propiedades cuánticas de dos objetos de forma que un cambio en uno se refleje al instante en el otro, lo que ofrece una nueva manera de transmitir información desde un lado a otro del mundo.

El entrelazamiento se ha aprovechado ya como una manera de compartir con seguridad frases "contraseña" para comunicaciones secretas, pero sólo a distancias de menos de 200 kilómetros. La culpa la tiene la incapacidad de la memoria de una computadora cuántica basada en gas de retener la información más de una fracción de segundo.

Ahora, una manera de lograr que una memoria almacene información cuántica durante más tiempo abre la posibilidad de la comunicación entrelazada a más de 1.000 kilómetros.

Memoria breve

Si bien la memoria DRAM (llamada "memoria dinámica") de una computadora común —que almacena información como unos y ceros, o bits digitales— es también efímera, ésta se rescribe una y otra vez a un ritmo de entre 9 a 70 nanosegundos para mantener los datos frescos.

Pero la información cuántica, guardada en bits cuánticos llamados qubits, simplemente no se puede "refrescar". Las reglas de la mecánica cuántica significan que al leer el estado de un qubit se cambia ese estado. Esto significa que uno no puede recrear el fragmento previo de datos porque uno no sabe qué era.

Mantenerse en una memoria incluso durante una fracción de segundo es difícil para los qubits, dice Stewart Jenkins, del Georgia Institute of Technology.

Eso limita la distancia a la que se puede usar el entrelazamiento porque se requiere que el estado de un qubit sea copiado en otro qubit distante. El mensaje es llevado por fotones, que si bien viajan a la velocidad de la luz, todavía tardan tiempo en llegar.

Si el primer qubit ha olvidado el estado cuántico que transmitió cuando los fotones llegan a destino, el entrelazamiento no puede ocurrir. El primer qubit debe poder retener su memoria el tiempo suficiente para que el segundo coincida con él.

Escudo magnético

Jenkins y sus colegas ahora han logrado crear memorias cuánticas que se mantienen durante 7,2 microsegundos, un tiempo dos órdenes de magnitud más largo que el informado previamente, y suficiente para transmitir información cuántica a 1.000 kilómetros.

Si bien los qubits hechos de otra manera podrían retener memoria durante mayor tiempo, no es fácil trasladarla a fotones.

Los qubits del equipo son almacenados en átomos de gas, codificando en una propiedad magnética conocida como spin (que sería "giro" o "efecto", en castellano). La clave para alargar el tiempo de retención de los qubits gaseosos es protegerlos de campos magnéticos que pueden distorsionar su giro y disolver el estado almacenado.

El equipo de Jenkins ha hecho exactamente eso, mediante la codificación de la información del giro en niveles de energía particulares dentro de los átomos que son relativamente inmunes a las perturbaciones magnéticas.

Sin embargo, todavía hay "algunas vallas técnicas que saltar" antes de que sea posible la comunicación cuántica a 1.000 km, dice Jenkins.

Rival sólido

John Morton, un investigador de información cuántica en la Oxford University en el Reino Unido, está de acuerdo. Actualmente, los qubits de Jenkins no transfieren bien la memoria entre los átomos y los fotones, dice.

"La eficiencia es todavía del orden del 10%, de modo que va a afectar la calidad del entrelazamiento cuántico", dice Morton.

Aunque el logro es mejor que los sistemas de estado sólido con los que trabaja, Morton cree que su tecnología finalmente se actualizará. "Las cosas son más difíciles en el estado sólido, pero las compañías de tecnología se interesan más cuando pueden imaginar a esa tecnología como de estado sólido", dice Morton.

Por ejemplo, se puede ver esto en un trabajo reciente que muestra que los defectos dentro de los diamantes pueden ayudar a transferir datos a fotones, dice (Nature, Doi: 10.1038 / 455606a).

Fuente: New Scientist. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard