Al igual que la memoria en las computadoras convencionales, los componentes de la memoria cuántica son esenciales para las computadoras cuánticas: una nueva generación de procesadores de datos que explotan la mecánica cuántica y pueden superar las limitaciones de las computadoras clásicas. Con su potente poder computacional, las computadoras cuánticas pueden ampliar los límites de la ciencia fundamental para crear nuevos fármacos, explicar misterios cosmológicos o mejorar la precisión de los pronósticos y los planes de optimización. Se espera que las computadoras cuánticas sean mucho más rápidas y más poderosas que sus contrapartes tradicionales, ya que la información se calcula en qubits, que, a diferencia de los bits utilizados en las computadoras clásicas, pueden representar tanto cero como uno en un superestado simultáneo.
La memoria cuántica fotónica permite el almacenamiento y recuperación de estados cuánticos de fotón único voladores. Sin embargo, la producción de una memoria cuántica altamente eficiente sigue siendo un gran desafío, ya que requiere una interfaz cuántica fotón-materia perfectamente adaptada. Mientras tanto, la energía de un solo fotón es demasiado débil y puede perderse fácilmente en el mar ruidoso de fondo de luz dispersa. Durante mucho tiempo, estos problemas suprimieron las eficiencias de la memoria cuántica por debajo del 50 por ciento, un valor de umbral crucial para las aplicaciones prácticas.
Ahora, por primera vez, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Du Shengwang de HKUST, el Prof. Zhang Shanchao de SCNU, el Prof. Yan Hui de SCNU y el Prof. Zhu Shi-Liang de SCNU y la Universidad de Nanjing ha encontrado una manera de Aumente la eficiencia de la memoria cuántica fotónica a más del 85 por ciento con una fidelidad de más del 99 por ciento.
El equipo creó una memoria cuántica de este tipo al atrapar miles de millones de átomos de rubidio en un espacio diminuto, parecido a un vello; esos átomos se enfrían a un cero casi absoluto (alrededor de 0,00001 K) utilizando láseres y un campo magnético. El equipo también encontró una manera inteligente de distinguir un solo fotón de la luz de fondo ruidosa. El hallazgo trae el sueño de una computadora cuántica universal un paso más cerca de la realidad. Dichos dispositivos de memoria cuántica también pueden implementarse como repetidores en una red cuántica, sentando las bases para una nueva generación de Internet basada en cuántica.
"En este trabajo, codificamos un qubit volador sobre la polarización de un solo fotón y lo almacenamos en los átomos enfriados por láser", dijo el profesor Du. "Aunque la memoria cuántica demostrada en este trabajo es solo para una operación de un qubit, abre la posibilidad de tecnología e ingeniería cuánticas emergentes en el futuro".
El hallazgo fue publicado recientemente como un artículo de portada de la autorizada revista Nature Photonics , la última de una serie de investigaciones del laboratorio del profesor Du sobre memoria cuántica, que comenzó en 2011.
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