Durante una clase de secundaria, los estudiantes a menudo descubren que la luz no solo se desliza como una ola, sino que también se comporta como una partícula. Este fascinante fenómeno, sin embargo, se vincula a un reto monumental: la posibilidad de almacenar la luz, específicamente los fotones, que son diminutos portadores de información cuántica. Sin embargo, guarda un fotón sin destruirlo es un desafío comparable a intentar atrapar una mariposa sin tocar sus alas.
Recientemente, un equipo de científicos chinos ha logrado lo que anteriormente se consideraba imposible: almacenar un fotón utilizando un innovador “superátomo”, que actúa como una entidad cuántica única. En un artículo publicado en Physical Review Letters, los investigadores describen un experimento revolucionario en el que lograron almacenar un fotón y generaron una señal que confirma dicho almacenamiento sin necesidad de las complicadas interferencias habituales.
Los fotones, que son ideales para transportar información cuántica debido a su velocidad, se ven obstaculizados por su baja interacción con el entorno, lo que hace que su almacenamiento sea complicado. La mayoría de las técnicas anteriores que permitían este proceso requerían átomos individuales en cavidades ópticas, lo que limitaba su escalabilidad y aplicabilidad práctica.
El avance se basa en una técnica llamada almacenamiento heraldado. Este método simple en principio permite confirmar la retención de un fotón a través de la emisión de un segundo fotón, que sirve de heraldo, sin perturbar el estado del primer fotón.
La noción de “superátomo” podría parecer extraña, pero se refiere a una colección de átomos que operan en conjunto como un sistema cuántico. En este experimento, se emplea una nube de átomos de rubidio enfriados por láser que se comporta como una única unidad coherente. Esto se logra gracias al efecto de bloqueo de Rydberg, el cual previene que más de un átomo del conjunto se excite a la vez, permitiendo que la nube interactúe con un solo fotón como si fuera un solo átomo gigante.
El experimento se desarrolla a través de dos nodos cuánticos, denominados A y B, donde el primero genera un fotón codificado en el tiempo que se envía al segundo nodo a través de una fibra óptica. En el nodo B, si se cumplen las condiciones necesarias, el fotón se almacena e, inmediatamente, se intenta leer ese estado cuántico. Si el almacenamiento fue exitoso, se emite el segundo fotón, confirmando así la operación. Los investigadores reportaron que la fidelidad de almacenamiento alcanzó un 89,9%, un resultado notable que supera el umbral clásico del 50%.
Uno de los hallazgos más significativos es que esta técnica elimina la necesidad de estaciones intermedias para entrelazar nodos cuánticos, lo que convencionalmente requiere que los fotones interactúen en un punto central. Esta innovación reduce la complejidad y la vulnerabilidad a ruidos, lo que podría simplificar la escalabilidad de sistemas cuánticos futuros.
Pese a los logros, los investigadores admiten que aún hay margen para mejorar la eficiencia del sistema. La eficiencia de almacenamiento actual es del 16,4% y la del heraldo apenas llega al 2,1%. Proponen la implementación de trampas ópticas más estables y el enfriamiento adicional de los átomos como pasos hacia adelante.
La mirada de los científicos está puesta en el futuro, donde planean integrar esta técnica en redes cuánticas metropolitanas. El objetivo es establecer conexiones entre dispositivos cuánticos en diversas ubicaciones sin depender de estaciones centrales, lo que se alinea con la construcción del concepto de un Internet cuántico.
Este emocionante avance señala el comienzo de una nueva era en la tecnología cuántica. Si los experimentos siguen avanzando en la dirección correcta, es probable que en un futuro cercano se conviertan en una pieza clave de la revolución cuántica.
Gracias por leer Columna Digital, puedes seguirnos en Facebook, Twitter, Instagram o visitar nuestra página oficial. No olvides comentar sobre este articulo directamente en la parte inferior de esta página, tu comentario es muy importante para nuestra área de redacción y nuestros lectores.
