Por primera vez, los investigadores han logrado crear un fuerte acoplamiento entre los sistemas cuánticos a una distancia mayor. Lo lograron con un método novedoso en el que un bucle láser conecta los sistemas, lo que permite un intercambio de información casi sin pérdidas y una fuerte interacción entre ellos.Los físicos informaron que el nuevo método abre nuevas posibilidades en redes cuánticas y tecnología de sensores cuánticos.
La tecnología cuántica es actualmente uno de los campos de investigación más activos en todo el mundo. Aprovecha las propiedades especiales de los estados mecánicos cuánticos de átomos, luz o nanoestructuras para desarrollar, por ejemplo, nuevos sensores para medicina y navegación, redes de informaciónprocesadores y simuladores potentes para las ciencias de los materiales. La generación de estos estados cuánticos normalmente requiere una fuerte interacción entre los sistemas involucrados, como entre varios átomos o nanoestructuras.
Hasta ahora, sin embargo, las interacciones suficientemente fuertes se limitaban a distancias cortas. Por lo general, dos sistemas tenían que colocarse cerca uno del otro en el mismo chip a bajas temperaturas o en la misma cámara de vacío, donde interactúan mediante fuerzas electrostáticas o magnetostáticasSin embargo, para muchas aplicaciones, como redes cuánticas o ciertos tipos de sensores, es necesario acoplarlos a distancias más grandes.
Un equipo de físicos, dirigido por el profesor Philipp Treutlein del Departamento de Física de la Universidad de Basilea y el Instituto Suizo de Nanociencia SNI, ha logrado por primera vez crear un fuerte acoplamiento entre dos sistemas a una distancia mayorun ambiente a temperatura ambiente. En su experimento, los investigadores utilizaron luz láser para acoplar las vibraciones de una membrana delgada de 100 nanómetros al movimiento del giro de los átomos a una distancia de un metro. Como resultado, cada vibración de la membrana establece elgiro de los átomos en movimiento y viceversa.
Un bucle de luz actúa como un resorte mecánico
El experimento se basa en un concepto que los investigadores desarrollaron junto con el físico teórico Profesor Klemens Hammerer de la Universidad de Hannover. Implica enviar un rayo de luz láser de un lado a otro entre los sistemas ". La luz entonces se comporta como un mecanismo mecánicoel resorte se extiende entre los átomos y la membrana, y transmite fuerzas entre los dos ", explica el Dr. Thomas Karg, quien realizó los experimentos como parte de su tesis doctoral en la Universidad de Basilea. En este bucle láser, las propiedades de la luzpuede controlarse de modo que no se pierda información sobre el movimiento de los dos sistemas en el medio ambiente, lo que garantiza que la interacción mecánica cuántica no se vea alterada.
Los investigadores ahora han logrado implementar este concepto experimentalmente por primera vez y lo usaron en una serie de experimentos. "El acoplamiento de los sistemas cuánticos con la luz es muy flexible y versátil", explica Treutlein. "Podemos controlar el rayo láser"entre los sistemas, lo que nos permite generar diferentes tipos de interacciones que son útiles para sensores cuánticos, por ejemplo ".
Una nueva herramienta para tecnologías cuánticas
Además de acoplar átomos con membranas nanomecánicas, el nuevo método también podría usarse en varios otros sistemas; por ejemplo, al acoplar bits cuánticos superconductores o sistemas de espín de estado sólido utilizados en la investigación de computación cuántica. La nueva técnica para la luz mediadael acoplamiento podría usarse para interconectar tales sistemas, creando redes cuánticas para el procesamiento de información y simulaciones. Treutlein está convencido: "Esta es una herramienta nueva y muy útil para nuestra caja de herramientas de tecnología cuántica".
Los experimentos realizados por los investigadores en Basilea fueron financiados por el Consejo Europeo de Investigación como parte del proyecto MODULAR, y por la Escuela de Doctorado SNI.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :