Usando una plataforma óptica compacta que explota las características de la luz, el profesor Roberto Morandotti y su equipo están un paso más cerca de realizar la primera computadora cuántica fotónica. En la revista científica Nature Physics, los investigadores del INRS revelan cómo han generado una clase particular de estados cuánticos, que han utilizado para implementar operaciones cuánticas novedosas. Los estados demostrados exhiben propiedades únicas que los hacen más robustos y poderosos que cualquier otro estado demostrado hasta ahora.
Durante casi diez años, el profesor Robert Morandotti ha estado construyendo pieza a pieza un ambicioso sistema desarrollando chips que utilizan partículas de luz (fotones) como medio de información. En estas estructuras del tamaño de una moneda, los fotones se generan y transforman para que puedan asignarles propiedades cuánticas únicas. Su equipo fue el primero en crear con éxito estados conglomerados ópticos de alta dimensión (es decir, quDit), uno de los elementos que pueden impulsar el desarrollo de la computación cuántica.
Los actuales sistemas informáticos basados en electrones están llegando al límite de sus capacidades, sin embargo, la demanda de una mayor potencia de computación está en constante crecimiento. Esta es la razón por la que los científicos están recurriendo a la computación cuántica, investigando cómo codificar una cantidad significativa de información en partículas de luz y realizar cálculos de una complejidad sin precedente.
Para llegar a esto, la unidad mínima de información debe cambiarse a bits cuánticos (o qubits), el equivalente a los bits convencionales. Al diseñar el estado cuántico de los fotones, es posible aumentar la capacidad de almacenamiento de información de los qubits hasta el punto de obtener los denominados quDits. Posteriormente, al agrupar los quDits en clusters, las operaciones de computación cuántica basadas en el llamado esquema de “un solo sentido” se vuelven posibles.
Otros enfoques de la computación cuántica utilizan iones, átomos u otros recursos cuánticos, pero los esfuerzos para manipularlos hacia una codificación de mayor dimensión han sido hasta ahora ineficientes. Según el profesor José Azaña (INRS), un experto en telecomunicaciones que contribuyó a esta investigación, los fotones también presentan otra ventaja: «Se utilizan para transmitir información a través de fibras ópticas en los sistemas de telecomunicaciones existentes. Eso significa que los fotones con propiedades cuánticas controladas también pueden viajar a través de estos mismos canales sin perder sus atributos «.
La complejidad y la riqueza de los estados de grupo descritos en esta investigación no tienen precedentes. Además, el equipo también consiguió otro hito al realizar operaciones de computación cuántica de alta dimensión aprovechando los estado del grupo realizado.
Mediante esta nueva investigación, se ha demostrado que la luz tiene las características necearias para alimentar las computadoras ultra rápidas del futuro. La plataforma desarrollada por el equipo de INRS es capaz de generar estados cuánticos con complejidades suficientes para lograr los objetivos de computación cuántica, allanando así el camino a las computadoras cuánticas de una sola vía.
