Actualmente, la distancia máxima a la que se pueden conectar dos ordenadores cuánticos mediante cable de fibra es de varios kilómetros.
Esto significa que las computadoras cuánticas en el campus South Side de la Universidad de Chicago y la Torre Willis en el centro de Chicago estarían demasiado lejos para comunicarse entre sí, incluso si hubiera cables de fibra entre ellos.
Pero los nuevos avances de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago podrían, en teoría, extender esa distancia máxima a 2.000 kilómetros (1.243 millas).
Este nuevo enfoque permite que la misma computadora cuántica de UChicago que anteriormente no podía llegar a la Torre Willis se conecte y se comunique con una computadora cuántica en las afueras de Salt Lake City, Utah.
«Por primera vez, la tecnología para construir una Internet cuántica global está a nuestro alcance», afirmó Tian Zhong, profesor asistente que dirigió la investigación.
mantener la coherencia cuántica de los átomos
Vincular computadoras cuánticas para crear redes cuánticas poderosas y de alta velocidad requiere entrelazar átomos a través de cables de fibra.
Cuanto más tiempo mantengan los átomos entrelazados la coherencia cuántica, más tiempo podrán vincularse las computadoras cuánticas.
Como parte del nuevo avance, Zhong y su equipo de la Universidad de Chicago PME han aumentado el tiempo de coherencia cuántica de átomos de erbio individuales de 0,1 milisegundos a más de 10 milisegundos.
En un ejemplo, demostramos retrasos de hasta 24 ms. En teoría, las computadoras cuánticas podrían conectarse a una distancia asombrosa de 4.000 km, la distancia desde el PME de la Universidad de Chicago hasta Ocaña, Colombia.
Mismo material, diferente método de fabricación
La innovación no estuvo en utilizar materiales nuevos o diferentes, sino en construir los mismos materiales de forma diferente.
En lugar de utilizar el método tradicional de Czochralski, utilizaron una técnica llamada epitaxia de haz molecular (MBE) para crear los cristales dopados con tierras raras necesarios para el entrelazamiento cuántico.
Para convertir este cristal en un componente de computadora, los investigadores lo «esculpen» químicamente hasta darle la forma deseada. Esto es similar a cómo un escultor seleccionaría una losa de mármol y quitaría todo menos la estatua.
«Comenzamos desde cero y construimos este dispositivo átomo por átomo», explicó Zhong. «La calidad o pureza de este material es tan alta que las propiedades de coherencia cuántica de estos átomos son excelentes».
Próximo paso: conectar computadoras cuánticas a largas distancias
Ahora el equipo necesita probar si aumentar el tiempo de coherencia permitirá que las computadoras cuánticas se conecten entre sí a largas distancias.
«De hecho, vamos a probarlo en mi laboratorio antes de implementar fibra desde, digamos, Chicago a Nueva York», dijo Zhong.
Se trata de conectar dos qubits en refrigeradores de dilución separados («refrigeradores») en el laboratorio de Zhong en la Universidad de Chicago PME a través de 1.000 kilómetros de cable en carrete. Este es el siguiente paso, pero está lejos de ser el paso final.
«Actualmente estamos construyendo un tercer refrigerador en mi laboratorio. Cuando todo esté listo, se formará una red local. Primero, realizaremos experimentos localmente en mi laboratorio para simular cómo serán las futuras redes cuánticas de largo alcance».
«Todo esto es parte de nuestro gran objetivo de construir una verdadera Internet cuántica, y estamos a punto de lograr nuevos hitos hacia ese objetivo».
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