Innovadora técnica para almacenar información cuántica en el rango de rayos X duros

MadridUn grupo de investigadores de diversas instituciones, entre ellas la Universidad Texas A&M y el Instituto Helmholtz de Jena, ha descubierto una nueva forma de almacenar y liberar pulsos de rayos X a nivel de un solo fotón. Este hallazgo, publicado en Science Advances, podría impulsar avances significativos en redes y computación cuántica utilizando fotones de rayos X.

Las memorias cuánticas suelen usar fotones ópticos y grupos de átomos. Sin embargo, la Dra. Olga Kocharovskaya y su equipo han descubierto que el uso de grupos de núcleos en lugar de átomos puede prolongar la duración de la memoria. Este método funciona bien incluso en materiales sólidos a temperatura ambiente. La mayor durabilidad de la memoria se debe a que las transiciones nucleares son menos afectadas por campos externos, gracias al pequeño tamaño de los núcleos.

El nuevo protocolo del equipo incluye:

• Emplear absorbentes nucleares móviles para generar un peine de frecuencias en el espectro de absorción.
• Ajustar un pulso corto con el espectro de este peine para su absorción por los blancos nucleares.
• Reemitir el pulso con un retraso debido al efecto Doppler inverso.

El concepto se basa en la variación de frecuencia debido al movimiento, lo que permite alinear diferentes partes de la frecuencia. Para lograrlo, utilizaron una configuración con un absorbente fijo y seis absorbentes en movimiento, creando un patrón de frecuencia de siete partes.

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Este método puede llevar a memorias cuánticas fuertes y duraderas. Al utilizar la coherencia nuclear, se logran tiempos de almacenamiento más largos porque se pueden usar isómeros nucleares de mayor vida útil de manera más eficiente. Además, este protocolo mantiene la información intacta a nivel de fotón único, demostrando ser un sistema de memoria cuántica confiable en el rango de rayos X.

Las posibilidades son enormes. Ampliar las tecnologías cuánticas a longitudes de onda cortas es un avance prometedor ya que reduce el ruido promediando las fluctuaciones a lo largo de muchos ciclos de alta frecuencia. Esto podría resultar en sistemas de procesamiento de información cuántica más precisos y fiables.

Los siguientes pasos del equipo son poder liberar paquetes de ondas de fotones almacenados cuando sea necesario y crear conexiones entre diferentes fotones de rayos X duros. Estas conexiones, denominadas entrelazamiento cuántico, son cruciales para el procesamiento de información en la computación cuántica. Esta investigación podría tener un gran impacto en el desarrollo de futuros ordenadores y redes cuánticas.

El éxito del equipo al demostrar su trabajo abre nuevas posibilidades en la óptica cuántica utilizando energías de rayos X. Su configuración flexible y confiable podría desempeñar un papel crucial en el avance de las tecnologías cuánticas, aprovechando las características especiales de los fotones de rayos X para lograr avances significativos en el campo.