Físicos han encontrado una forma de «programar» átomos con luz sin campos magnéticos, un avance para la computación cuántica.
Un grupo de investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Vilna ha presentado un modelo teórico que permite "programar" previamente átomos con luz, eliminando por completo la necesidad de campos magnéticos externos. Se trata de un enfoque fundamentalmente nuevo para el control de sistemas cuánticos.
La idea es la siguiente: un haz de luz primero asigna a los átomos un estado determinado, y luego este medio atómico previamente preparado comienza a cambiar activamente la forma y la polarización de haces láser complejos. El elemento clave del modelo son los vórtices ópticos, es decir, haces con una estructura helicoidal del frente de onda. En su centro, la intensidad cae a cero, formando una región oscura. El tamaño de esta región está determinado por la carga topológica, que, como subrayan los autores, no tiene limitaciones y puede tomar cualquier valor entero, tanto positivo como negativo.
En la práctica, esto significa que se pueden obtener hasta 10 000 estados diferentes. En lugar de los habituales qubits, que operan solo con dos estados, aquí se habla de qudits: unidades multinivel de información cuántica. Esto abre enormes posibilidades para la codificación de datos.
Para controlar los vórtices vectoriales, los científicos modelaron la interacción de un haz con un gas atómico, donde los átomos tienen tres niveles de energía. En dicho medio, el gas preparado "recuerda" el patrón espacial de la luz: en algunas regiones, los átomos comienzan a absorber activamente la radiación; en otras, se vuelven casi transparentes. Luego surge un efecto de retroalimentación: la respuesta atómica reconfigura el propio haz, transformando una simple estructura anular en un complejo patrón de lóbulos con varias regiones brillantes alrededor del centro. Al mismo tiempo, la estructura de polarización del haz también sufre cambios.
Anteriormente, dicho control requería potentes campos magnéticos externos y equipos voluminosos. El nuevo modelo elimina esta dependencia, lo que simplifica drásticamente las posibles configuraciones experimentales.
En teoría, este desarrollo allana el camino para la creación de procesadores cuánticos más rápidos, redes de comunicación cuántica altamente seguras y sensores ópticos de ultra precisión.
Comentario analítico de Cryptalist: Este enfoque parece especialmente prometedor en el contexto de los recientes avances en hardware cuántico. Por ejemplo, hace apenas unos días, Sandia National Laboratories y Quantinuum publicaron un trabajo revisado por pares sobre la computadora cuántica Helios de 98 qubits. Sin embargo, escalar los qubits es solo la mitad del trabajo. La capacidad de controlar qudits sin campos magnéticos podría ser el eslabón perdido que transforme la computación cuántica de una rareza de laboratorio a una realidad de ingeniería. Seguimos de cerca su desarrollo.