Los investigadores han desarrollado un nuevo método para mejorar significativamente el rendimiento de la tecnología cuántica mediante el uso de la correlación cruzada de dos fuentes de ruido para extender el tiempo de coherencia, mejorar la fidelidad del control y aumentar la sensibilidad para la detección de alta frecuencia. Esta estrategia innovadora aborda los desafíos clave de los sistemas cuánticos, ofreciendo un aumento de diez veces en la estabilidad y allanando el camino para dispositivos cuánticos más fiables y versátiles.
Los investigadores han logrado un avance significativo en la tecnología cuántica al desarrollar un método novedoso que mejora drásticamente la estabilidad y el rendimiento de los sistemas cuánticos. Este trabajo pionero aborda los desafíos de larga data de la decoherencia y el control imperfecto, allanando el camino para dispositivos cuánticos más confiables y sensibles.
Las tecnologías cuánticas, incluidas las computadoras y los sensores cuánticos, tienen un inmenso potencial para revolucionar varios campos, como la informática, la criptografía y las imágenes médicas. Sin embargo, su desarrollo se ha visto obstaculizado por los efectos perjudiciales del ruido, que puede alterar los estados cuánticos y provocar errores.
Muchos enfoques tradicionales para mitigar el ruido en los sistemas cuánticos se centran principalmente en la autocorrelación temporal, que examina cómo se comporta el ruido a lo largo del tiempo. Si bien son efectivos hasta cierto punto, estos métodos se quedan cortos cuando están presentes otros tipos de correlaciones de ruido.
La investigación fue realizada por expertos en física cuántica, el estudiante de doctorado Alon Salhov bajo la dirección del Prof. Alex Retzker de la Universidad Hebrea, el estudiante de doctorado Qingyun Cao bajo la dirección del Prof. Fedor Jelezko y el Dr. Genko Genov de la Universidad de Ulm y el Prof. Jianming Cai de Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong.
Han introducido una estrategia innovadora que aprovecha la correlación cruzada entre dos fuentes de ruido. Al explotar la interferencia destructiva del ruido correlacionado entre sí, el equipo ha logrado extender significativamente el tiempo de coherencia de los estados cuánticos, mejorar la fidelidad del control y mejorar la sensibilidad para la detección cuántica de alta frecuencia.
Entre los principales logros de esta nueva estrategia se encuentran:
Aumento de diez veces en el tiempo de coherencia
La duración durante la cual la información cuántica permanece intacta se extiende diez veces más en comparación con los métodos anteriores.
Fidelidad de control mejorada
La precisión mejorada en la manipulación de sistemas cuánticos conduce a operaciones más precisas y confiables.
Sensibilidad superior
La capacidad de detectar señales de alta frecuencia supera el estado actual de la técnica, lo que permite nuevas aplicaciones en la detección cuántica.
Alon Salhov dijo: “Nuestro enfoque innovador amplía nuestra caja de herramientas para proteger los sistemas cuánticos del ruido. Al centrarnos en la interacción entre múltiples fuentes de ruido, hemos desbloqueado niveles de rendimiento sin precedentes, lo que nos acerca a la implementación práctica de las tecnologías cuánticas”.
Este avance no solo marca un salto significativo en el campo de la investigación cuántica, sino que también es prometedor para una amplia gama de aplicaciones. Las industrias que dependen de mediciones altamente sensibles, como la atención médica, se beneficiarán enormemente de estas mejoras.
El estudio titulado “Protecting Quantum Information via Destructive Interference of Correlated Noise”, ya está disponible en Physical Review Letters
Investigadores:
Alon Salhov1, Qingyun Cao2,3, Jianming Cai3, Alex Retzker1,4, Fedor Jelezko2, Genko Genov2.
Instituciones:
1. Instituto de Física Racah, Universidad Hebrea de Jerusalem.
2. Instituto de Óptica Cuántica, Universidad de Ulm, Alemania.
3. Escuela de Física, Laboratorio Conjunto Internacional de Detección Cuántica y Metrología Cuántica, Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, China.
4. Centro de Computación Cuántica de AWS, EE. UU.
Financiación:
El Programa de Becarios de la Fundación Clore Israel, el Consejo Israelí para la Educación Superior y la Fundación Milner.
Este trabajo fue financiado por el Ministerio Federal Alemán de Investigación (BMBF) por el futuro clúster QSENS y los proyectos DE-Brill (N° 13N16207), SPINNING, DIAQNOS (N° 13N16463), quNV2.0 (N° 13N16707), QR. X y Quamapolis (N° 13N15375), DLR a través del proyecto QUASIMODO (N° 50WM2170), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) a través de los proyectos N° 386028944, N° 445243414 y N° 387073854, y el programa HORIZON Europe de la Unión Europea Excellence Cluster POLiS a través de los proyectos QuMicro (N° 101046911), SPINUS (N° 101135699), CQuENS (N° 101135359), QCIRCLE (N° 101059999) y FLORIN (N° 101086142), el Consejo Europeo de Investigación (ERC) a través de la subvención Synergy HyperQ (N° 856432) y Carl-Zeiss-Stiftung a través del Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica Integrada (IQST) y el proyecto Utrasens-Vir. A. R. agradece el apoyo de la beca QRES del Consejo Europeo de Investigación, el Proyecto N° 770929, la beca Quantera MfQDS, la Fundación de Ciencia de Israel y la cátedra universitaria Schwartzmann. J. M. reconoce a la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Subvenciones N° 12161141011).
