16 may 2013

EN UNA NUBE DE ATOMOS CUANTICOS




En física, el condensado de Bose-Einstein es el estado de agregación de la materia que se da en ciertos materiales a muy bajas temperaturas. La propiedad que lo caracteriza es que una cantidad macroscópica de las partículas del material pasan al nivel de mínima energía, denominado estado fundamental. El condensado es una propiedad cuántica que no tiene análogo clásico.
La superconductividad es un ejemplo de condensado, se le atribuye un efecto cuántico macroscópico óptico al condensado Bose-Einstein de átomos que, al inducirle electromagnéticamente el estado de translucidez, tiene la propiedad de reducir la velocidad de la luz en forma asombrosa. Hasta 20 millones de veces su velocidad en el vacío, equivalente a 17 metros por segundo (m/s).

Explico todo esto porque las computadoras cuánticas realizarán ciertos tipos de operaciones con mucha mayor rapidez que los ordenadores convencionales. Pero hay que superar bastantes retos antes de que estas máquinas ultrarrápidas estén disponibles, entre ellos, la pérdida de orden en los sistemas, un problema conocido como decoherencia cuántica, que empeora a medida que crece la cantidad de bits en una computadora cuántica. Por eso, una solución propuesta es dividir el cómputo entre varias computadoras cuánticas pequeñas que trabajarían juntas de un modo comparable a cómo los módulos de las supercomputadoras multinúcleo de la actualidad cooperan para efectuar operaciones digitales enormes.
Las computadoras cuánticas individuales de un sistema así podrían intercambiar información cuántica usando condensados de Bose-Einstein, que son nubes de átomos ultrafríos en las cuales todos los átomos están exactamente en el mismo estado cuántico. Este enfoque podría superar el problema de la decoherencia al reducir la cantidad de bits necesarios para una computadora individual.

Un equipo de físicos del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), en la ciudad de Atlanta, Estados Unidos, ha examinado cómo podría funcionar esta comunicación con condensados de Bose-Einstein. Los investigadores determinaron la cantidad de tiempo necesario para que la información cuántica se propague a través de su condensado de Bose-Einstein, estableciendo en esencia la velocidad máxima a la que se podrían comunicar esas pequeñas computadoras cuánticas.

El equipo de Chandra Raman, Carlos Sa De Melo, Anshuman Vinit y Eva Bookjans, realizó su experimento con un condensado de Bose-Einstein gaseoso compuesto por hasta tres millones de átomos de sodio enfriados hasta casi el Cero Absoluto.Los investigadores constataron que la propagación se produce en una escala de tiempo que va de diez a cien milisegundos. Ésta es la velocidad a la que la información cuántica fluye de forma natural a través de este tipo de sistemas. Si se usara este medio para comunicación cuántica, ésa sería su escala de tiempo natural y lo que determinaría el tiempo requerido para realizar otros procesos en la dirección establecida.

Información adicional en:  http://www.gatech.edu/newsroom/release.html?nid=205891

"Cualquier tonto puede hacer las cosas más grandes, más complejas y más violentas. Se necesita un poco de genialidad - y mucho coraje - para moverse en la dirección contraria". Albert Einstein

"End of transmission".




2 may 2013

INTERCONEXION CUANTICA PROGRAMABLE


El reto de la física moderna es la obtención de redes cuánticas. Ahora, una nueva investigación muestra una manera de generar fotones de alta calidad con chips de "estado sólido", lo que nos lleva un paso más cerca de la "internet cuántica".
Actualmente, varios sistemas de estado sólido están siendo investigados como candidatos para bits cuánticos de información, o qubits. También se está valorando la idoneidad de cada uno de varios enfoques para protocolos de comunicación cuánticos, y ya ha comenzado la carrera para identificar la mejor combinación. Un punto cuántico, uno de esos qubits, está hecho de nanocristales semiconductores insertados en un chip y puede ser controlado de manera electroóptica.

Los fotones individuales serán parte fundamental de las redes cuánticas. En primer lugar, son la elección natural para la comunicación cuántica, ya que transportan información de forma rápida y fiable a través de largas distancias. En segundo lugar, pueden participar en las operaciones de la lógica cuántica, siempre que todos los fotones que participen sean idénticos.
Desafortunadamente, la calidad de los fotones generados con qubits de estado sólido, incluyendo a los puntos cuánticos, puede ser baja debido a mecanismos de decoherencia presentes dentro de los materiales. Ante tantas diferencias entre fotones que deberían ser idénticos, el desarrollo de una red fotónica cuántica se enfrenta a un gran obstáculo.

Ahora, el equipo del físico Mete Atature, del Laboratorio Cavendish en la Universidad de Cambridge, Reino Unido, ha implementado una novedosa técnica para generar, con dispositivos de estado sólido, fotones individuales de propiedades ajustables. Estos investigadores están alcanzando una tasa alta de fotones individuales que son idénticos en calidad a los de los láseres.
Los resultados de esta línea de investigación sugieren que varios qubits distantes de una red cuántica distribuida pueden compartir una interconexión fotónica altamente coherente y programable que esté libre de las propiedades perjudiciales de los chips. Atature estima que alcanzar la capacidad de generar entrelazamiento cuántico y realizar teleportación cuántica entre qubits distantes con una fidelidad muy alta es ahora sólo cuestión de tiempo.

Informacion adicional: http://www.cam.ac.uk/research/news/laser-like-photons-signal-major-step-towards-quantum-internet




"No puedes conectar los puntos mirando hacia adelante; solo puedes hacerlo mirando hacia atrás. Asi que tienes que confiar en que los puntos se conectarán de alguna forma en el futuro. Tienes que confiar en algo, tu instinto, el destino, la vida, lo que sea. Porque creer que los puntos se conectarán luego en el camino te dará la confianza de seguir, incluso cuando te conduce fuera del camino trillado y eso hará toda la diferencia". Steve Jobs

"End of transmission"