Una de las formas en que podemos aprovechar completamente el potencial de las computadoras cu\u00e1nticas es bas\u00e1ndolas tanto en la luz como en la materia. De esta manera, la informaci\u00f3n se puede almacenar y procesar, pero tambi\u00e9n viajar a la velocidad de la luz. Los cient\u00edficos acaban de dar un paso m\u00e1s hacia este objetivo al producir con \u00e9xito las part\u00edculas h\u00edbridas de luz y materia m\u00e1s grandes jam\u00e1s creadas. Estas cuasipart\u00edculas, conocidas como polaritones de Rydberg, se fabricaron con la ayuda de una pieza de piedra que conten\u00eda cristales de \u00f3xido cuproso (Cu2O) de un antiguo dep\u00f3sito en Namibia, uno de los pocos lugares del mundo donde se ha encontrado \u00f3xido cuproso en calidad de piedra preciosa.<\/p>\n\n\n\n
El cristal recuperado de la piedra fue pulido y adelgazado a menos del ancho de un cabello humano y colocado entre dos espejos para atrapar la luz, lo que result\u00f3 en polaritones de Rydberg 100 veces m\u00e1s grandes que los vistos anteriormente. Este logro nos acerca a la producci\u00f3n de un simulador cu\u00e1ntico que puede funcionar con estos polaritones Rydberg, utilizando bits cu\u00e1nticos o qubits para almacenar informaci\u00f3n en 0,1 y m\u00faltiples valores intermedios, en lugar de solo los 1 y 0 de los bits inform\u00e1ticos cl\u00e1sicos.<\/p>\n\n\n\n
\u201cHacer un simulador cu\u00e1ntico con luz es el santo grial de la ciencia\u201d, dice el f\u00edsico Hamid Ohadi, de la Universidad de St Andrews en el Reino Unido.<\/p>\n\n\n\n
“Hemos dado un gran salto hacia esto al crear polaritones Rydberg, el ingrediente clave”.<\/p>\n\n\n\n
Lo que hace que los polaritones de Rydberg sean tan especiales es que cambian continuamente de luz a materia y viceversa. Los investigadores comparan la luz y la materia con dos caras de la misma moneda, y es en la cara de la materia donde los polaritones pueden interactuar entre s\u00ed.<\/p>\n\n\n\n
Esto es importante porque las part\u00edculas de luz se mueven r\u00e1pidamente, pero no interact\u00faan entre s\u00ed. La materia es m\u00e1s lenta, pero es capaz de interactuar. Juntar estas dos habilidades podr\u00eda ayudar a desbloquear el potencial de las computadoras cu\u00e1nticas.<\/p>\n\n\n\n
Esta flexibilidad es crucial en la gesti\u00f3n de estados cu\u00e1nticos que permanecen indefinidos hasta que se observan. Una computadora cu\u00e1ntica en pleno funcionamiento basada en esta tecnolog\u00eda a\u00fan est\u00e1 lejos, pero ahora estamos m\u00e1s cerca que nunca de poder armar una.<\/p>\n\n\n\n
Los polaritones de Rydberg se forman mediante el acoplamiento de excitones y fotones. Aqu\u00ed es donde entr\u00f3 la antigua piedra preciosa de Namibia: el \u00f3xido cuproso es un superconductor, un material que permite que los electrones fluyan sin resistencia, e investigaciones anteriores hab\u00edan demostrado que conten\u00eda excitones gigantes de Rydberg.<\/p>\n\n\n\n
Los excitones son cuasipart\u00edculas el\u00e9ctricamente neutras que pueden ser forzadas, bajo las condiciones adecuadas, a acoplarse con part\u00edculas ligeras. Estos grandes excitones que se encuentran en el \u00f3xido cuproso pueden acoplarse con fotones dentro de una configuraci\u00f3n especial conocida como microcavidad de Fabry-P\u00e9rot, esencialmente un s\u00e1ndwich de espejo.<\/p>\n\n\n\n
Este fue un elemento clave para poder crear los polaritones Rydberg m\u00e1s grandes.<\/p>\n\n\n\n
“Comprar la piedra en eBay fue f\u00e1cil”, dice el f\u00edsico Sai Kiran Rajendran, de la Universidad de St Andrews. “El desaf\u00edo era hacer polaritones de Rydberg que existieran en un rango de color extremadamente estrecho”.<\/p>\n\n\n\n
Una vez que se puedan ensamblar computadoras cu\u00e1nticas totalmente capaces, quiz\u00e1s utilizando estos polaritones Rydberg, las mejoras exponenciales en el poder de c\u00f3mputo les permitir\u00e1n abordar c\u00e1lculos enormemente complejos m\u00e1s all\u00e1 del alcance de las computadoras que tenemos hoy. Los ejemplos presentados por los investigadores incluyen el desarrollo de materiales superconductores de alta temperatura y una mayor comprensi\u00f3n de c\u00f3mo se pliegan las prote\u00ednas (aumentando potencialmente nuestra capacidad para producir tratamientos farmacol\u00f3gicos). Los m\u00e9todos descritos en la nueva investigaci\u00f3n deber\u00e1n perfeccionarse a\u00fan m\u00e1s para que estas part\u00edculas se utilicen en circuitos cu\u00e1nticos, pero los conceptos b\u00e1sicos ya est\u00e1n ah\u00ed, y el equipo cree que sus resultados tambi\u00e9n se pueden mejorar en el futuro.<\/p>\n\n\n\n
“Estos resultados allanan el camino hacia la realizaci\u00f3n de polaritones de excit\u00f3n que interact\u00faan fuertemente y la exploraci\u00f3n de fases de la materia fuertemente correlacionadas utilizando luz en un chip”, escriben los investigadores en su art\u00edculo.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n ha sido publicada en Nature Materials<\/a>.<\/p>\n\n\n\n