Una forma más simple de probar los ordenadores cuánticos

070504_Quantum_mechanics.jpgFísicos de Canadá han inventado una nueva forma de probar los componentes ópticos que podrían algún día usarse para construir ordenadores cuánticos. Afirman que su técnica es mucho más simple que las pruebas convencionales porque usa una luz láser estándar, en lugar de depender de la creación de fotones en estados cuánticos especiales.

Un ordenador cuántico podría, el menos en principio, explotar las extrañas leyes de la mecánica cuántica para superar ampliamente el rendimiento de los ordenadores clásicos en ciertas tareas. En tal ordenador, los datos serían introducidos y almacenados en términos de estados cuánticos — tales como la polarización de fotones individuales. Estos datos serían procesados por dispositivos que implican transiciones en sistemas cuánticos, tales como la absorción y emisión de fotones por un único átomo.

Pero antes de que pueda fabricarse ningún ordenador cuántico, estos dispositivos de procesado deben ser probados para asegurar que ofrecen el estado de salida adecuado para un estado de entrada dado — un ejercicio llamado tomografía de proceso cuántico (QPT).

La forma convencional de hacer el QPT es aplicar sistemáticamente todas las posibles entradas a un dispositivo y observar lo que sucede en el otro extremo. No obstante, tales estamos de entrada son a menudo muy difíciles de crear de una forma fiable — una de las muchas razones por las que los físicos aún no han hecho un ordenador cuántico práctico.

Una aproximación más clásica

Ahoa, Alex Lvovsky y sus colegas de la Universidad de Calgary han logrado desarrollar una forma de hacer la QPT sin necesidad de generar estos complejos estados cuánticos. Esto implica usar estado de luz más “clásicos” mucho más simples, a partir de un láser convencional junto con algo de matemáticas de gran potencia (Sciencexpress 10.1126/science.1162086).

El equipo demostró su técnica usando un rayo continuo de luz láser coherente que se hacía brillar a través de un modulador electro-óptico (EOM) y luego a un polarizador. El EOM y el polarizador pueden cambiar tanto la amplitud como la fase del rayo láser. A nivel microscópico, este proceso cuántico comprende una absorción simultánea y un desplazamiento de fase de un estado cuántico.

Para caracterizar por completo este proceso cuántico, el equipo ajustó el láser para crear 11 estados de entrada distintos — los cuales eran rayos con distintas condiciones de fase y amplitud. Entonces midieron cómo cambiaban estos estados tras pasar a través del EOM y el polarizador.

Esto les dio 11 “vistas” distintas de cómo era afectado el proceso cuántico por la luz láser. El equipo entonces usó esta información para construir un conjunto multidimensional de ecuaciones que definen cómo cualquier estado cuántico de entrada se transforma en un estado de salida. La técnica es similar en ciertos aspectos a la tomografía de imagen médica, en la cual se crea una imagen en 3D a partir de una serie de rayos-X en 2D, por ejemplo.

Como un analizador de redes

Lvovsky hizo una analogía de su trabajo con un analizador de redes, un instrumento que trata los circuitos electrónicos como “cajas negras” introduciendo una serie de señales simples y midiendo las salidas. “Estudiamos cómo procesa la “caja negra” los estados coherentes simples, y esto no permite saber qué hará a cualquier estado”, dijo.

Lvovsky dijo a physicsworld.com que el equipo está ahora aplicando la técnica al estudio de los dispositivos de memoria cuánticos que almacenan la información codificada como luz. También cree que la técnica podría adaptarse para probar algunos dispositivos cuánticos no ópticos, tales como aquellos basados en el estado de carga de una diminuto pieza de semiconductor.


Autor: Hamish Johnston
Fecha Original: 25 de septiembre de 2008
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