Uno de los fenómenos más interesantes de la mecánica cuántica es el "entrelazamiento cuántico". Este fenómeno describe cómo ciertas partículas están inextricablemente vinculadas, de modo que sus estados solo pueden describirse con referencia entre sí. Esta interacción de partículas también forma la base de la tecnología cuántica.computación. Y es por eso que, en los últimos años, los físicos han buscado técnicas para generar entrelazamiento. Sin embargo, estas técnicas enfrentan una serie de obstáculos de ingeniería, incluidas las limitaciones para crear un gran número de "qubits" bits cuánticos, la unidad básica de cuánticainformación, la necesidad de mantener temperaturas extremadamente bajas <1 K), and the use of ultrapure materials. Surfaces or interfaces are crucial in the formation of quantum entanglement. Unfortunately, electrons confined to surfaces are prone to "decoherence," a condition in which there is no defined phase relationship between the two distinct states. Thus, to obtain stable, coherent qubits, the spin states of surface atoms (or equivalently, protons) must be determined.
Recientemente, un equipo de científicos en Japón, incluido el Prof. Takahiro Matsumoto de la Universidad de la Ciudad de Nagoya, el Prof. Hidehiko Sugimoto de la Universidad de Chuo, el Dr. Takashi Ohhara de la Agencia de Energía Atómica de Japón y el Dr. Susumu Ikeda de High Energy Accelerator ResearchOrganización, reconoció la necesidad de qubits estables. Al observar los estados de espín de la superficie, los científicos descubrieron un par de protones entrelazados en la superficie de un nanocristal de silicio.
El profesor Matsumoto, el científico principal, describe la importancia de su estudio, "El entrelazamiento de protones se ha observado previamente en el hidrógeno molecular y desempeña un papel importante en una variedad de disciplinas científicas. Sin embargo, el estado entrelazado se encontró en gases o líquidossólo fases. Ahora, hemos detectado entrelazamiento cuántico en una superficie sólida, que puede sentar las bases para futuras tecnologías cuánticas ". Su estudio pionero se publicó en una edición reciente de Revisión física B.
Los científicos estudiaron los estados de espín utilizando una técnica conocida como "espectroscopia de dispersión de neutrones inelástica" para determinar la naturaleza de las vibraciones de la superficie. Al modelar estos átomos de la superficie como "osciladores armónicos", mostraron antisimetría de protones. Dado que los protones eranidéntico o indistinguible, el modelo de oscilador restringió sus posibles estados de giro, lo que resultó en un fuerte entrelazamiento. En comparación con el entrelazamiento de protones en el hidrógeno molecular, el entrelazamiento albergaba una enorme diferencia de energía entre sus estados, lo que garantizaba su longevidad y estabilidad. Además, los científicosdemostró teóricamente una transición en cascada de pares de fotones entrelazados de terahercios utilizando el entrelazamiento de protones.
La confluencia de qubits de protones con la tecnología de silicio contemporánea podría resultar en una unión orgánica de plataformas de computación clásica y cuántica, permitiendo un número mucho mayor de qubits 10 6 que actualmente disponible 10 2 y procesamiento ultrarrápido para nuevas aplicaciones de supercomputación."Las computadoras cuánticas pueden manejar problemas complejos, como la factorización de enteros y el 'problema del vendedor ambulante', que son virtualmente imposibles de resolver con las supercomputadoras tradicionales. Esto podría cambiar las reglas del juego en la computación cuántica con respecto al almacenamiento, procesamiento y transferencia de datos., lo que podría conducir incluso a un cambio de paradigma en los productos farmacéuticos, la seguridad de los datos y muchas otras áreas ", concluye un optimista profesor Matsumoto.
¡Podríamos estar a punto de presenciar una revolución tecnológica en la computación cuántica!
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de la ciudad de Nagoya . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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