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SCI-INNOVACIÓN

Científicos crearon por primera vez un tiempo bidimensional cuántico

Investigadores logran observar una nueva fase de la materia gracias a un experimento que creó un tiempo bidimensional, luego de que el físico computacional Philipp Dumirescu y su equipo, utilizaran la intrigante sucesión de Fibonacci en una supercomputadora.

Un equipo de investigación ha logrado observar una extraña peculiaridad de la mecánica cuántica en donde la materia se comporta como si tuviera dos dimensiones de tiempo. Esta peculiaridad haría que los qubits, que son los bits con los que funcionan las computadoras cuánticas, sean mucho más estables y robustos, una estabilidad que los físicos conocen como coherencia cuántica y que sería necesaria para avanzar hacia una computación cuántica libre de errores.

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Qubits inestables

La unidad mínima de información en la computación tradicional está dada por los bits que actúan de forma binaria, es decir, pueden tomar sólo dos valores: 0 o 1. Pero la computación cuántica se distingue por trabajar con qubits que serían el análogo a los bits tradicionales, con la gran diferencia de que pueden tomar ambos valores al mismo tiempo gracias a la superposición cuántica.

Sin embargo, los qubits tienen hasta ahora una naturaleza borrosa e inestable ya que dependen de cómo se relacionan entre sí sus estados indecisos, una relación conocida como entrelazamiento. En ese sentido, existe un riesgo muy alto de que los qubits puedan introducir errores indeseados, cayendo en una coherencia dudosa. Y mejorar esta coherencia es precisamente el mayor desafío al que se enfrenta la computación cuántica.

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“En la práctica, los dispositivos experimentales tienen muchas fuentes de error que pueden degradar la coherencia después de unos pocos pulsos de láser”, explica Dumirescu.

Una bidimensión cuántica

Tocar qubits con pulsos de láser espaciados uniformemente, ha demostrado garantizar la existencia de una simetría en la información, que estaría basada en el tiempo y no en el espacio. Es justamente en este apartado de la computación cuántica en donde surge un experimento llevado a cabo por el físico computacional Philipp Dumitrescu del Instituto Flatiron.

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Dumitrescu quería saber qué sucedía si en vez de una frecuencia estable de pulsaciones de láser, agregaba una cuasiperiodicidad asimétrica. Según teorizó el físico, esto agregaría no una simetría temporal a la computadora cuántica, sino dos; una enterrada dentro de la otra. Así fue como envió pulsaciones de láser a qubits basados en la sucesión Fibonacci, donde cada segmento es el resultado de la suma de los dos anteriores. El resultado es una secuencia ordenada pero que nunca se repite.

De esta forma Dumitrescu y su equipo, pudieron mantener los qubits estables por mucho más tiempo gracias a que se crea una bidimensión en el tiempo que corre en la misma dirección.

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“He estado trabajando en estas ideas teóricas durante más de cinco años, y ver cómo se materializan en experimentos es emocionante”, expresa el físico.

La secuencia de Fibonacci podría abrir una nueva ventana para la computación cuántica en donde los qubits tengan un desempeño mucho más estable y con una coherencia cuántica deseada para avanzar en materia de supercomputadoras.

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Referencias: Dumitrescu, P.T., Bohnet, J.G., Gaebler, J.P. et al. Dynamical topological phase realized in a trapped-ion quantum simulator. Nature 607, 463–467 (2022). DOI

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