Los diamantes podrían almacenar información cuántica - principal


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Científicos de la Universidad de California han desarrollado una nueva forma de manipular los átomos dentro de cristales de diamante para que almacenen la información suficiente como para funcionar como memoria cuántica, que no codifica la información como 0s y 1s, que manejan las computadoras convencionales, sino en ambos estados, 0 y 1, al mismo tiempo

Los físicos cuánticos quieren utilizar estos datos para enviar información de forma segura, y esperan construir computadoras cuánticas que puedan resolver, finalmente, aquellos problemas que quedan fuera del alcance de la tecnología de hoy.

Para este desarrollo de esta memoria cuántica, los diamantes no deben ser perfectos, así que no provienen de Tiffany & Co. La clave de la tecnología son las impurezas.

“Por extraño que parezca, puede que el camino a seguir no sea la perfección”, dijo David Awschalom, de la Universidad de California en Santa Bárbara. “Queremos hacerlo con los defectos.”

Uno de los defectos más comunes en el diamante es el nitrógeno, que le da a la piedra un tono amarillo. Cuando un átomo de nitrógeno se ubica junto a un hueco vacante en el cristal de carbono, el elemento intruso proporciona un electrón extra que se mueve dentro del hueco. Hace varios años, los científicos aprendieron cómo cambiar el giro de los electrones utilizando energía de microondas, y así ponerlos a trabajar como bits cuánticos o qubits.

En busca de una forma más estable de almacenar información cuántica, Awschalom ha descubierto la manera de vincular el espín de un electrón al espín del núcleo de nitrógeno cercano. Esta transferencia, provocada por campos magnéticos, es rápida… cerca de 100 nanosegundos, comparable al tiempo se necesita para almacenar información en una memoria RAM.

La técnica tiene “una fidelidad del 85 al 95 por ciento”, dijo Awschalom el 22 de marzo en Dallas, en una reunión de la Sociedad Americana de Física.

A diferencia de algunos de los otros sistemas cuánticos en fase de desarrollo, que requieren temperaturas cercanas al cero absoluto, esta memoria de diamante funciona a temperatura ambiente. Los espines en el interior del diamante se pueden cambiar y leerlos de regreso haciendo incidir una luz láser en el diamante. Esto podría hacer que el diamante se convierta en un material atractivo para los científicos que están desarrollando sistemas nanofotónicos, diseñados para mover y almacenar la información en paquetes de luz.

A diferencia del propio diamante, esta memoria cuántica no es para siempre. Pero para los estándares cuánticos, dura un tiempo muy largo. El espín nuclear sigue siendo coherente durante más de una milésima de segundo, con el potencial de mejorar al orden de los segundos.

“Sólo se puede hacer magia cuántica siempre y cuando se tenga la coherencia”, dijo Sebastián Loth, un físico de Almadén Research Center de IBM en San José, California “Si se tiene una duración de milisegundos, eso permite realizar millones de operaciones.”

Además de la estabilidad, el diamante puede superar otro obstáculo con el que se ha enfrentado la computación cuántica: que se puede ampliar hasta tamaños más grandes. En un artículo publicado el año pasado en la revista Nano Letters, Awschalom desarrolla una técnica para crear patrones personalizados de átomos de nitrógeno en el interior de un diamante, que utilizan rayos láser para implantar miles de átomos en una cuadrícula.

Las memorias cuánticas de diamantes de Awschalom también podría ser útiles para construir grandes redes cuánticas. En la actualidad, la información cuántica se transmite conectando, o entrelazando, los qubits. Este esquema se limita a distancias de kilómetros. Unos repetidores cuánticos podrían utilizar pequeños chips de diamante para capturar, almacenar y retransmitir esta información, y así ampliar la gama, permitiendo que las redes cuánticas trabajen a distancias mucho mayores.

Fuente: Science News. Aportado por Eduardo J. Carletti


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