El entrelazamiento, una forma poderosa de correlación entre los sistemas cuánticos, es un recurso importante para la computación cuántica. Investigadores del grupo de Optomecánica Cuántica del Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, recientemente enredaron dos rayos láser rebotando en el mismo resonador mecánico, una membrana tensada. Esto proporciona una forma novedosa de enredar campos electromagnéticos dispares, desde la radiación de microondas hasta los haces ópticos. En particular, crear enredos entre los campos ópticos y de microondas sería un paso clave para resolver el desafío de larga data de compartir entrelazados entre doscomputadoras cuánticas distantes que funcionan en el régimen de microondas. El resultado ahora se publica en Comunicaciones de la naturaleza .
En un futuro internet cuántico, que es el internet de las computadoras cuánticas, el enredo necesita ser compartido entre dos computadoras cuánticas distantes. Esto generalmente se hace con enlaces electromagnéticos como fibras ópticas. Actualmente, uno de los sistemas cuánticos más avanzados se basa encircuitos superconductores, que funcionan en el régimen de microondas. Tan avanzado como es, conectar tales computadoras en redes aún plantea un gran desafío: las microondas no pueden propagarse lejos sin pérdidas, lo que es perjudicial para las tareas de computación cuántica. Una forma de aliviar este problema espara enredar primero las microondas con campos ópticos, luego usar enlaces ópticos, con pérdidas mucho más bajas, para la comunicación a larga distancia. Sin embargo, debido a la gran diferencia en las longitudes de onda milímetros para microondas y micrómetros para luz, esta conversión sigue siendo un desafío.
Los objetos vibran cuando son bombardeados por partículas de luz
Cuando un campo electromagnético, es decir, un rayo láser, se refleja en un objeto vibratorio, puede leer la vibración. Este es un efecto ampliamente utilizado en la detección óptica. Por otro lado, un campo electromagnético está compuesto de fotones, balas de luz de energía. A medida que la luz rebota en el objeto, los fotones lo bombardean, lo que lleva a una vibración adicional. Esta vibración adicional se llama retroacción cuántica. La reflexión de dos campos electromagnéticos sobre el mismo objeto mecánico proporciona una interacción efectiva entre los campos. Dicha interacción tiene lugar independientemente de la longitud de onda de los dos campos. Luego, esta interacción se puede explotar para crear enredos entre los dos campos, independientemente de sus longitudes de onda, por ejemplo, entre microondas y óptica. Aunque la acción cuántica puede ser prominente para objetos tan pequeñosComo átomo, solo en los últimos años, los investigadores han podido fabricar dispositivos mecánicos macroscópicos que son tan sensibles para observar este efecto.
dispositivo mecánico ultrasensible media enredos
En su trabajo ahora informado, los investigadores del grupo Quantum Optomechanics usan una membrana delgada, de 3x3 mm de ancho, hecha de nitruro de silicio y perforada con un patrón de agujeros que aísla el movimiento de la almohadilla central. Esto hace que el dispositivo sea lo suficientemente sensible paramuestran una acción cuántica hacia atrás. Brillan dos láseres en la membrana simultáneamente, donde un láser ve la acción cuántica de la espalda del otro, y viceversa. De esta manera, se generan fuertes correlaciones y, de hecho, entrelazamiento entre dos láseres ". Se podría decir quelos dos láseres 'hablan' a través del movimiento de la membrana ", dice Junxin Chen, quien ha estado trabajando en el proyecto durante su doctorado, y es uno de los principales autores del artículo científico.
"El oscilador de membrana funciona como un medio de interacción, porque los láseres no se comunican directamente entre sí, los fotones no interactúan entre sí, solo a través del oscilador", dice Junxin Chen, "la interacción entre fotones yla membrana es independiente de la longitud de onda, lo que permite en principio un entrelazamiento óptico-microondas ". Será necesario un trabajo experimental adicional para hacer esto, en particular la operación de la membrana a una temperatura cercana al cero absoluto, en la cual las computadoras cuánticas superconductoras funcionan hoy. Experimentos a lo largoestas líneas están en curso en el Instituto Niels Bohr.
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Materiales proporcionado por Universidad de Copenhague . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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