Un equipo internacional de investigadores de las Universidades de Bristol, Tokyo, Southampton y NTT Device Technology Laboratories han conseguido, por primera vez, integrar con éxito en un chip fotónico los circuitos básicos de la
teleportación cuántica, reduciendo así a unos pocos milímetros un proceso que
hasta ahora necesitaba varios metros cuadrados de complejas maquinarias. El avance, publicado en Nature Photonics, allana el camino hacia el desarrollo de ordenadores cuánticos miles de veces más potentes que los actuales.
Los bits cuánticos (qubits) son la versión cuántica de los bits actuales (los ceros y unos del sistema binario) y constituyen la base de los fututos ordenadores cuánticos. Los fotones son las partículas fundamentales de las que se compone la luz y son, por ahora, la forma más prometedora de implementar qubits. Pero para conseguirlo, una de las tareas fundamentales a las que se enfrentan los investigadores es la de controlar y hacer viable la teleportación cuántica, el mecanismo que permite transferir qubits de un fotón a otro.
Actualmente, los experimentos convencionales de teleportación cuántica necesitan de grandes laboratorios llenos de cientos de instrumentos ópticos que deben estar cuidadosamente alineados, muy lejos aún de la escala necesaria para implementar la tecnología, por ejemplo, en un ordenador portátil.
En 2013, el profesor Furusawa y sus colegas lograron llevar a cabo un experimento perfecto de teleportación cuántica, aunque para ello necesitaron cubrir varios metros cuadrados de instrumentos científicos de precisión.
Pero la investigación llevada a cabo en la Universidad de Bristol y digigida por Jeremy OŽBrien ha conseguido lo que parecía imposible: implementar todos los circuitos necesarios en un microchip de silicio de apenas unos milímetros y demostrar, por primera vez, la teleportación cuántica en una escala adecuada y que permitiría ser utilizada en un ordenador de tamaño razonable. De esta forma, los investigadores han dado un paso significativo para el desarrollo de los ordenadores cuánticos.
A pesar de los continuos avances en las tecnologías de construcción de ordendores convencionales, su rendimiento está, hoy por hoy, llegando al límite de lo que permiten las leyes de la Física. Sin embargo, los principios que rigen la mecánica cuántica sí que permitirían cruzar esa barrera y construir ordenadores cuánticos ultrarápidos y sistemas de comunicación ultraseguros, mucho más allá de las tecnologías actuales.
Y, precisamente, uno de los pasos más importantes para conseguir ese objetivo es el de desarrollar tecnologías que permitan transferir señales, por medio de bits cuánticos, entre fotones desde un emisor hasta un receptor lejano. O lo que es lo mismo, tecnologías que permitan utilizar de manera eficaz la teleportación cuántica. Por eso, haber logrado implementar la teleportación en un microchip es un paso de gigante para la futura aplicación práctica de las nuevas tecnologías cuánticas.
Para Jeremy OŽBrien, «ser capaces de replicar un circuito óptico que normalmente requiere una habitación entera, en un chip fotónico es un logro tremendamente importante. De hecho, hemos reducido más de diez mil veces el tamaño necesario para implementar un sistema óptico muy complejo».
CENTRE FOR QUANTUM PHOTONICS AT THE UNIVERSITY OF BRISTOL
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