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SCI-INNOVACIÓN

Una antigua piedra de Namibia podría ser la clave para la supremacía cuántica

La computación cuántica vino a revolucionar el mundo de los cálculos de larga data, de esta forma los científicos son capaces ahora de predecir comportamientos que antes no eran capaces de hacer debido a la gran cantidad de procesamiento de información que se requiere para llegar a una conclusión. Sin embargo, todavía existen grandes desafíos en materia de computación cuántica pues no se han encontrado los materiales adecuados que soporten los niveles de rapidez requerida, aunque parece que eso está cambiando ahora que un grupo internacional de investigadores encontró en la antigua piedra de Namibia, la clave para construir supercomputadoras cuánticas.

Un grupo de investigadores pertenecientes a distintas universidades alrededor del mundo, se ha adentrado en el análisis de materiales que podrían posibilitar la construcción de computadoras cuánticas a base de luz. Descubrieron que las antiguas piedras de Namibia permiten crear polaritones Rydberg, que son una clase de partículas híbridas que tienen la cualidad asombrosa de intercalar entre luz y materia.

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En los polaritones Rydberg la luz y la materia se comportan como dos caras de una misma moneda, en ese sentido pueden intercambiar su comportamiento para interactuar entre ellas mismas y de esta forma, constituir un material base para la construcción de simuladores cuánticos que son un tipo especial de computadoras cuánticas.

Dentro de estas computadoras la información se almacena en bits cuánticos, que tienen la gran peculiaridad de tomar distintos valores a la vez, a diferencia de los bits binarios que actualmente se utilizan en computación en donde sólo pueden comportarse de dos formas, como 0 o 1. En cambio los bits cuánticos también llamados cúbits, pueden colocarse en superposición cuántica en donde toman ambos valores a la vez.

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Un híbrido entre luz y materia

Esta importante capacidad podría permitir a los simuladores el procesamiento de información de larga data que se requiere para entender la realidad. Por ejemplo, en el procesamiento de información de telescopios cósmicos que son capaces de captar la estructura del Universo, pero antes de que esta información pase de ser datos crudos a conocimiento entendible, se debe procesar mediante un ordenador. Sin embargo, tales cálculos tardan demasiado tiempo en ordenadores normales o a veces ni siquiera estos tiene la capacidad de procesarlos, es por esto que los investigadores se adentran en la experimentación de materiales para construir computadoras cuánticas.

Para crear estas partículas llamadas polaritones Rydberg, los investigadores crearon un cristal extraído de una piedra antigua de Namibia que contiene óxido cuproso el cual se diluyó y se pulió en una losa de 30 micrómetros de espesor, lo que es más delgado que un cabello. Luego en el laboratorio atraparon la luz entre dos objetos altamente reflejantes para luego intercalar entre ellos el cristal de óxido cuproso. El resultado fueron unos enormes polaritones Rydberg, los más grandes jamás antes vistos.

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De esta forma obtuvieron partículas con la capacidad de intercambiar su comportamiento entre luz y materia, que se requiere para la computación cuántica. El Dr. Hamid Ohadi, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, dice que “hacer un simulador cuántico con luz es el santo grial de la ciencia. Hemos dado un gran salto hacia esto creando polaritones Rydberg, el ingrediente clave de esto”.

No se sabe con exactitud cuánto tiempo transcurrirá antes de que los polaritones puedan integrarse a los materiales para a supercomputación. Pero por ahora los investigadores se encuentran refinando su método para abrir la posibilidad de crear circuitos cuánticos.

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Referencias: Orfanakis, K., Rajendran, SK, Walther, V. et al. Rydberg exciton–polaritons in a Cu2O microcavity. Nat. Mate. (2022). DOI

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