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Israel - Científicos del Weizmann diseñan enrutador cuántico

Israel - Científicos del Weizmann diseñan enrutador cuántico





Científicos del Instituto Weizmann han demostrado por primera vez que un enrutador (router) fotónico - un dispositivo cuántico basado en un solo átomo que permite el encaminamiento de fotones individuales por fotones individuales. Este logro, según se informa en la revista Science, es un paso más hacia la superación de las dificultades en la construcción de ordenadores cuánticos.
En el núcleo del dispositivo es un átomo que puede cambiar entre dos estados. El estado se establece con sólo enviar una sola partícula de la luz -o fotones- desde la derecha o la izquierda a través de una fibra óptica. El átomo, en respuesta, a continuación, refleja o transmite el siguiente fotón que incide, en consecuencia. Por ejemplo, en un estado, un fotón procedente de la derecha continúa en su camino a la izquierda, mientras que un fotón procedente de la izquierda se refleja hacia atrás, haciendo que el estado atómico se voltee.
En este estado invertido, el átomo permite que los fotones procedentes de la izquierda continúen en la misma dirección, mientras que cualquier fotón procedente de la derecha se refleja hacia atrás, volteando el estado atómico de nuevo. Este interruptor basado en átomos está exclusivamente operado por fotones individuales -no hay campos externos adicionales requeridos-.
"En cierto sentido, el dispositivo actúa como el equivalente fotónico de los transistores electrónicos, que cambian las corrientes eléctricas en respuesta a otras corrientes eléctricas", dice el Dr. Barak Dayan, jefe del grupo de Óptica Cuántica del Instituto Weizmann, incluyendo a Itay Shomroni, Serge Rosenblum, Yulia Lovsky, Orel Bechler y Gabriel Guendelman del Departamento de Química Física de la Facultad de

Química. Los fotones son no sólo las unidades que componen el flujo de información, sino también a los que controlan el dispositivo.
Este logro fue posible gracias a la combinación de dos tecnologías de última generación. Una es el enfriamiento por láser y captura de átomos. La otra es la fabricación de chips, basada en resonadores ópticos en miniatura de ultra alta calidad que se acoplan directamente a las fibras ópticas. El laboratorio de Dayan en el Instituto Weizmann es uno de los pocos en todo el mundo que ha dominado estas dos tecnologías.
La principal motivación detrás del esfuerzo para desarrollar ordenadores cuánticos es el fenómeno cuántico de la superposición, en la que pueden existir partículas en muchos estados a la vez, lo que puede ser capaz de procesar enormes cantidades de datos en paralelo. Sin embargo, la superposición sólo puede durar mientras no observa o mide el sistema, de lo contrario, se derrumba a un solo estado. Por lo tanto, los fotones son los candidatos más prometedores para la comunicación entre sistemas cuánticos, ya que no interactúan entre sí en absoluto, e interactúan muy débilmente con otras partículas.
Dayan explica: "El camino hacia la construcción de ordenadores cuánticos es todavía muy largo, pero el dispositivo que se construyó demuestra un sistema simple y robusto, que debe ser
aplicable a cualquier arquitectura futura de tales equipos. En la actualidad demostramos que un solo átomo puede funcionar como un transistor -o un interruptor de dos vías- para los fotones, pero en nuestros experimentos futuros, esperamos ampliar los tipos de dispositivos que funcionan únicamente en fotones, por ejemplo nuevos tipos de memoria cuántica o puertas lógicas".
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