Un equipo de físicos de la Universidad de Toronto U of T ha dado un paso hacia la fabricación de los componentes esenciales de las computadoras cuánticas a partir de la luz pura. Su avance, descrito en un artículo publicado esta semana en Física de la naturaleza , tiene que ver con una parte específica de los circuitos de la computadora conocida como "puerta lógica".
Las puertas lógicas realizan operaciones sobre los datos de entrada para crear nuevas salidas. En las computadoras clásicas, las puertas lógicas toman la forma de diodos o transistores. Pero los componentes de la computadora cuántica están hechos de átomos individuales y partículas subatómicas. El procesamiento de información ocurre cuando las partículas interactúan con unaotro según las extrañas leyes de la física cuántica.
Las partículas de luz, conocidas como "fotones", tienen muchas ventajas en la computación cuántica, pero es notoriamente difícil lograr que interactúen entre sí de manera útil. Este experimento demuestra cómo crear tales interacciones.
"Hemos visto el efecto de una sola partícula de luz en otro haz óptico", dijo el investigador principal del Instituto Canadiense de Investigación Avanzada CIFAR Aephraim Steinberg, uno de los autores del artículo e investigador del Centro de Quantum de la U of TInformación y Computación Cuántica. "Normalmente, los haces de luz se atraviesan entre sí sin ningún efecto. Para construir tecnologías como las computadoras cuánticas ópticas, desea que sus haces se comuniquen entre sí. Eso nunca se había hecho antes con un solo fotón".
La interacción fue un proceso de dos pasos. Los investigadores dispararon un solo fotón a los átomos de rubidio que habían enfriado a una millonésima de grado por encima del cero absoluto. Los fotones se "enredaron" con los átomos, lo que afectó la forma en que el rubidiointeractuó con un haz óptico separado. El fotón cambia el índice de refracción de los átomos, lo que provocó un pequeño pero medible "cambio de fase" en el haz.
Este proceso podría usarse como una puerta lógica cuántica totalmente óptica, lo que permite entradas, procesamiento de información y salidas.
"Las puertas lógicas cuánticas son la aplicación más obvia de este avance", dijo Steinberg. "Pero poder ver estas interacciones es la página de inicio de un campo de la óptica completamente nuevo. La mayor parte de lo que hace la luz se comprende tan bien queno lo consideraría un campo de investigación moderna. Pero dos grandes excepciones son: "¿Qué sucede cuando se trabaja con la luz una partícula a la vez?" y "¿Qué sucede cuando hay medios como nuestros átomos fríos que permiten diferentesrayos para interactuar entre sí? '"
Ambas preguntas se han estudiado, dice, pero nunca juntas hasta ahora.
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Materiales proporcionados por Universidad de Toronto . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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