Dan un paso importante hacia la Internet cuántica utilizando nanoestructuras de diamante

Publicado: 7 abr 2023 17:04 GMT

Estas estructuras nanométricas, que son 1.000 veces más delgadas que el cabello humano, fueron desarrolladas al combinar los métodos de nanofabricación de materiales con protocolos de control experimental.

Un grupo de investigadores de instituciones científicas de Alemania logró desarrollar por primera vez un método que permite generar y detectar fotones con frecuencias de comunicación estable mediante nanoestructuras de diamante, lo que significa un paso crucial hacia la creación de una Internet cuántica, informó este jueves la Universidad Humboldt de Berlín.

El diamante es un material comúnmente asociado con la joyería o los abrasivos industriales. Sin embargo, también podrá servir de base para la próxima generación computacional, así como la comunicación cuántica.

En un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Physical Review X, se demostró que los centros de defectos a escala atómica sensibles a la luz en el diamante pueden actuar como excelentes bits cuánticos (qubits), además de emitir partículas de luz denominadas como fotones. Estos qubits pueden usarse como nodos en posibles redes cuánticas, permitiendo la transmisión de datos a larga distancia, con tasas de comunicación factibles.

Combinar metodologías para crear una nueva

Los científicos unieron los qubits en nanoestructuras optimizadas de diamante. Estas estructuras nanométricas, que son 1.000 veces más delgadas que cabello humano, fueron desarrolladas al combinar los métodos nanofabricación de materiales con protocolos de control experimental.

Esto permitió transferir los fotones, que fueron emitidos a una frecuencia estable por los centros de defectos vacantes de nitrógeno, de forma dirigida a las fibras de vidrio. Asimismo, se comprobó que esta nueva metodología puede incrementar en 1.000 veces las tasas de comunicación entre sistemas cuánticos espacialmente separados.

No obstante, al momento de fabricar las nanoestructuras, se observó que había un daño a nivel atómico en la superficie del diamante, ocasionado por la aparición de ruido debido a que los electrones estaban libres en el entorno. Este ruido electrónico provocó fluctuaciones en la frecuencia de los fotones, impidiendo que se lleve a cabo el entrelazamiento, que es un fenómeno de la mecánica cuántica en el que dos partículas (espín y fotón) se conectan de tal manera que el estado de una de ellas afecta al estado de la otra, independientemente de la distancia entre ellas.

«Desarrollamos estrategias para reducir significativamente el ruido electrónico eligiendo cuidadosamente las propiedades del material, las recetas de fabricación y los esquemas de control experimentales», aseguraron los especialistas.

Por otro lado, la científica Laura Orphal-Kobin recalcó que «los procesos físicos exactos» para proteger la fuente de luz cuántica del ruido de electrones en la superficie de la nanoestructura «deben estudiarse con más detalles en el futuro».

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