Puerta lógica cuántica que combina luz y un átomo

Científicos del Max -Planck de Óptica Cuántica (MPQ) han logrado con éxito una puerta lógica cuántica usando tan sólo un fotón y un solo átomo.

En el experimento, descrito en un estudio en Nature, los estados binarios 0 y 1 son representados por los dos orientaciones del espín de un átomo (arriba o abajo), y por los dos estados de polarización de un fotón óptico (circular izquierda o derecha), respectivamente.

El átomo está atrapado dentro de una cavidad formada por dos espejos. Las propiedades de esta cavidad se eligen de tal manera que el átomo y la cavidad formen un sistema fuertemente acoplado. Los cuantos de luz se preparan como pulsos láser débiles que contienen menos de un fotón de promedio.

El sistema híbrido átomo-fotón puede actuar como una puerta lógica clásica, lo que podría ser un gran paso hacia un ordenador cuántico universal.

“La comunicación cuántica, utilizando fotones al vuelo, y el procesamiento de datos con átomos o iones, han sido considerados como campos de investigación separados hasta el momento”, señala el prof. Gerhard Rempe, Director en MPQ y jefe de la División de Dinámica Cuántica. “En nuestro experimento fusionamos ambas técnicas. En particular, nuestra puerta cuántica podría implementarse fácilmente en una red en la que los átomos sirven como nodos estacionarios para el almacenamiento de información, mientras que los fotones transmiten la información entre dichos nodos, incluso a grandes distancias. De esta manera esperamos contribuir a la realización de una computadora cuántica escalable.”

- Publicación: Andreas Reiserer, Norbert Kalb, Gerhard Rempe, Stephan Ritter, A quantum gate between a flying optical photon and a single trapped atom, Nature, 2014, DOI: 10.1038/nature13177 .

Fuente: Bitnavegantes