Un equipo internacional de científicos dirigido por el Instituto Zernike de Materiales Avanzados de la Universidad de Groninga ha identificado una forma de crear bits cuánticos que emiten fotones que describen su estado en longitudes de onda cercanas a las utilizadas por los proveedores de telecomunicaciones. Estos qubits se basan en carburo de silicioen el que las impurezas de molibdeno crean centros de color. Los resultados fueron publicados en la revista npj Información cuántica el 1 de octubre
Al utilizar fenómenos como la superposición y el enredo, la computación cuántica y la comunicación cuántica prometen poderes informáticos superiores y criptografía irrompible. Se han reportado varios éxitos en la transmisión de estos fenómenos cuánticos a través de fibras ópticas, pero esto es típicamente en longitudes de onda que son incompatibles con las fibras estándaractualmente utilizado en la transmisión mundial de datos
defectos
Los físicos de la Universidad de Groningen en los Países Bajos junto con colegas de la Universidad de Linköping y la compañía de semiconductores Norstel AB, ambos en Suecia, han publicado ahora la construcción de un qubit que transmite información sobre su estado a una longitud de onda de 1,100 nanómetros. Además,Es probable que el mecanismo involucrado pueda ajustarse a longitudes de onda cercanas a las utilizadas en la transmisión de datos alrededor de 1.300 o 1.500 nanómetros.
El trabajo comenzó con defectos en los cristales de carbono de silicio, explica el estudiante de doctorado Tom Bosma, primer autor del artículo. "El carburo de silicio es un semiconductor, y se ha hecho mucho trabajo para prevenir las impurezas que afectan las propiedades de los cristales. ComoComo resultado, hay una gran biblioteca de impurezas y su impacto en el cristal. "Pero estas impurezas son exactamente lo que Bosma y sus colegas necesitan: pueden formar lo que se conoce como centros de color, y estos responden a la luz de longitudes de onda específicas.
superposición
Cuando los láseres se usan para iluminar con la energía correcta sobre estos centros de color, los electrones en la capa externa de los átomos de molibdeno en los cristales de carburo de silicio son expulsados a un nivel de energía más alto. Cuando regresan al estado fundamental, emitensu exceso de energía como un fotón. "Para las impurezas de molibdeno, estos serán fotones infrarrojos, con longitudes de onda cercanas a las utilizadas en la comunicación de datos", explica Bosma.
Este material fue el punto de partida para construir qubits, dice su colega estudiante de doctorado Carmem Gilardoni, quien realizó una gran parte del trabajo teórico en el documento. "Utilizamos una técnica llamada atrapamiento de población coherente para crear superposición en los centros de color".implica el uso de una propiedad de electrones llamada espín, un fenómeno de mecánica cuántica que le da a los electrones un momento magnético que puede apuntar hacia arriba o hacia abajo. Esto crea un qubit en el que los estados de espín representan 0 o 1.
Internet cuántico
Gilardoni: 'Si aplica un campo magnético, los espines se alinean paralelos o antiparalelos al campo magnético. Lo interesante es que, como resultado, el estado fundamental de los electrones con giro hacia arriba o hacia abajo es ligeramente diferente'.Cuando la luz láser se utiliza para excitar los electrones, estos retroceden a uno de los dos estados fundamentales.El equipo, dirigido por el profesor de física de dispositivos cuánticos Caspar van der Wal, utilizó dos láseres, cada uno sintonizado para mover electrones de uno de loslos estados del suelo al mismo nivel de excitación, para crear una situación en la que una superposición de ambos estados de giro evolucionó en el centro de color.
Bosma: "Después de algunos ajustes, logramos producir un qubit en el que teníamos una superposición duradera combinada con una conmutación rápida". Además, el qubit emitió fotones con información sobre el estado cuántico en las longitudes de onda infrarrojas.biblioteca de impurezas que pueden crear centros de color en los cristales de carburo de silicio, el equipo confía en que pueden llevar esta longitud de onda a los niveles utilizados en las fibras ópticas estándar. Si pueden manejar esto y producir un producto aún más estable y por lo tanto más duradero superposición, la Internet cuántica estará mucho más cerca de convertirse en realidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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