Estamos un paso más cerca de construir un ordenador cuántico

Un equipo internacional de investigadores, entre los que figura el físico de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) Marcus Huber, ha logrado un récord de entrelazamiento de 103 dimensiones con sólo dos fotones, lo que supone un gran avance para construir ordenadores cuánticos.Estos ordenadores cuánticos podrán trabajar a velocidades de procesamiento muy superiores a las actuales y permitirán también una mejor encriptación de la información.

Según ha explicado Marc Huber, los estados en los que pueden estar las partículas elementales, como los fotones, tienen propiedades que escapan al sentido común porque se producen superposiciones, como poder estar en dos lugares al mismo tiempo, algo que desafía la intuición.Cuando dos partículas están entrelazadas se genera, además, un vínculo: medir el estado de una de ellas (si está en uno u otro lugar, o si gira en uno u otro sentido, por ejemplo) afecta al estado de la otra, por lejos que estén, de manera instantánea.

Los estados en los que pueden estar las partículas elementales tienen propiedades que escapan al sentido común porque se producen superposiciones, como poder estar en dos lugares al mismo tiempo

Los científicos llevan años combinando ambas propiedades para construir redes de partículas entrelazadas en estado de superposición, para avanzar hacia la construcción de ordenadores cuánticos capaces de hacer cálculos a velocidades impensables, encriptar información con total seguridad y realizar experimentos de mecánica cuántica que son imposibles de realizar de otra manera.

Entrelazar más dimensiones, y no más partículas

Hasta ahora, para incrementar la capacidad de cálculode estos sistemas de partículas, los científicos han recurrido principalmente a incrementar el número de partículas entrelazadas, cada una de ellas en un estado de superposición de dos dimensiones: un qubit (el equivalente cuántico a un bit de información, pero en el que los valores pueden ser 1, 0 o una superposición de ambos valores).Con este método se ha conseguido hasta ahora entrelazar 14 partículas, una auténtica multitud por la dificultad experimental que ello supone.

Hasta ahora los científicos han recurrido principalmente a incrementar el número de partículas entrelazadas, cada una de ellas en un estado de superposición de dos dimensiones

Pero ahora este equipo internacional de investigadores, dirigidos por Anton Zeilinger y Mario Krenn, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austríaca de Ciencias, y entre los que figura el investigador del Grupo de Información y Fenómenos Cuánticos del Departamento de Física de la UAB Marcus Huber, ha dado un paso más en la mejora de los sistemas cuánticos entrelazados.

En un artículo publicado en la revista Proceedings(PNAS), los científicos describen cómo han logrado un entrelazamiento cuántico de, al menos, 103 dimensiones con sólo dos partículas.

Más de cien estados simultáneamente

"Tenemos dos gatos de Schrödinger (paradoja concebida en 1935 por el físico austríaco Erwin Schrödinger para exponer una de las consecuencias menos intuitivas de la mecánica cuántica) vivos, muertos, o en otros 101 estados más simultáneamente", ha bromeado Huber, que ha dicho que "además, están entrelazados de tal manera que lo que le suceda a uno afecta inmediatamente al otro".

El resultado implica un récord en el entrelazamiento cuántico de múltiples dimensiones con dos partículas, establecido hasta ahora en 11 dimensiones.En lugar de entrelazar muchas partículas con un qubit de información cada una, los científicos han generado un solo par de fotones entrelazados que podían estar en más de cien estados diferentes cada uno de ellos, o en cualquier superposición de estos estados.

"Este entrelazamiento cuántico de alta dimensión ofrece un gran potencial para aplicaciones de información cuántica. En criptografía, por ejemplo, nuestro método permitiría mantener la seguridad de la información en situaciones realistas, con ruido e interferencias", ha explicado Huber."Además -ha añadido-, el descubrimiento puede facilitar el desarrollo experimental de ordenadores cuánticos, ya que presenta una forma más fácil para obtener altas dimensiones de entrelazamiento con pocas partículas"