Investigadores del Icfo logran almacenar un fotón en dos memorias cuánticas separadas

Archivo - Los investigadores del Icfo Samuele Grandi, Darío Lago, Jelena Rakonjac, Alessandro Seri y Hugues de Riedmatten
Archivo - Los investigadores del Icfo Samuele Grandi, Darío Lago, Jelena Rakonjac, Alessandro Seri y Hugues de Riedmatten - ICFO - Archivo
Publicado: miércoles, 2 junio 2021 18:04

CASTELLDEFELS (BARCELONA), 2 (EUROPA PRESS)

Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (Icfo) de Castelldefels (Barcelona) han logrado almacenar durante un máximo de 25 microsegundos un único fotón entre dos memorias cuánticas separadas entre sí por 10 metros de distancia, ha informado la institución este miércoles en un comunicado.

En un estudio, publicado por la revista 'Nature', los investigadores Dario Lago, Samuele Grandi, Alessandro Seri y Jelena Rakonjak dirigidos por Hugues de Riedmatten han descrito un entrelazamiento que se ha conseguido entre memorias de estado sólido en diferentes laboratorios, con propiedades multimodo, remotas y operando en la longitud de onda de las telecomunicaciones, siendo por lo tanto una tecnología potencialmente escalable.

Los investigadores sabían que el fotón estaba en una de las dos memorias, pero no sabían en cuál, lo que enfatiza la noción clásica y antiintuitiva que se tiene de la naturaleza: el fotón estaría en un estado de superposición cuántico en dos memorias a la vez que se encontraban a 10 metros de distancia.

El equipo supo que se había producido entrelazamiento al detectar un fotón en la longitud de onda de las telecomunicaciones, que se almacenó en las memorias cuánticas de forma múltiplex, una técnica que permite enviar varios mensajes simultáneamente por un solo canal de
comunicación.

Estas dos características --lograr entrelazamiento en la longitud de onda de las telecomunicaciones y de forma múltiplex-- son clave para poder extender el sistema a grandes distancias, y se han logrado juntas por primera vez, ha destacado el Icfo.

El estudiante de doctorado en Icfo y primer autor del estudio, Darío Lago, ha afirmado que otros grupos habían logrado entrelazar memorias cuánticas o almacenar fotones en memorias cuánticas con una eficiencia elevada, pero la singularidad de este experimento es que las técnicas lo han logrado "de manera conjunta y eficiente y que el sistema puede llegar a extenderse a grandes distancias".

PREPARACIÓN DE MESES

El equipo preparó el experimento durante el transcurso de varios meses, utilizando como memorias cuánticas unos cristales base dopados con praseodimio.

También se utilizaron dos fuentes generadoras de pares de fotones, correlacionados e individuales: en cada par de fotones había uno llamado 'mensajero', con una longitud dentro del rango de las telecomunicaciones de 1436 nanómetros, y el otro, llamado 'señal', con una longitud de onda de 606 nanómetros.

Los fotones señal se enviaron a una memoria cuántica, formada por millones de átomos colocados aleatoriamente dentro de un cristal, y se almacenaron allí a través de un protocolo llamado AFC, y a su vez, los fotones mensajeros se enviaron a través de una fibra óptica a un dispositivo llamado divisor de haz, donde se borró por completo la información sobre su origen y trayectoria.

El coautor del estudio Samuele Grandi ha señalado que borraron cualquier característica que dijera de dónde procedían los fotones mensajeros porque no se quería tener ninguna información sobre el fotón señal ni intuir en qué memoria cuántica se estaba almacenando.

Para confirmar y verificar que, de hecho, se había conseguido un entrelazamiento, los científicos veían en el monitor un clic cada vez que un fotón mensajero llegaba al detector: este entrelazamiento era el fotón señal en estado de superposición entre las dos memorias cuánticas.

Hughes de Riedmatten ha explicado que concebieron la idea hace más de diez años y que los siguientes pasos serán llevar el experimento fuera del laboratorio para intentar vincular nodos y distribuir el entrelazamiento a distancias más grandes, en un avance hacia el Internet cuántico.

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