Logran un entrelazamiento cuántico entre moléculas

Por vez primera, unos físicos han conseguido entrelazar cuánticamente moléculas. En este extraño estado, las moléculas permanecen relacionadas entre sí y pueden interactuar simultáneamente aunque estén a kilómetros de distancia o incluso en extremos opuestos del universo.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Connor M. Holland, Lawrence Cheuk y Yukai Lu, los tres de la Universidad de Princeton en Estados Unidos.

El entrelazamiento cuántico es el fenómeno que Albert Einstein, que al principio cuestionó su validez, describió como » acción fantasmal a distancia». Desde entonces, los físicos han demostrado que el entrelazamiento es una descripción exacta del mundo físico y de cómo se estructura la realidad.

El avance de Holland y sus colegas acelerará el desarrollo de las computadoras cuánticas, muchísimo más veloces que la mejor de las supercomputadoras convencionales. La mayor velocidad de las computadoras cuánticas se debe a que, a diferencia de un ordenador clásico en el cual el bit (la unidad básica de información) puede tener el valor cero o por el contrario el valor uno, en una computadora cuántica su bit (bit cuántico) puede tener simultáneamente ambos valores.

En los últimos años, se han explorado muchas tecnologías diferentes, como circuitos superconductores, fotones o iones atrapados, por mencionar solo algunas, como candidatas a computadoras cuánticas y a otros dispositivos cuánticos. No hay favoritos claros ya que el sistema cuántico o plataforma de bits cuánticos mejor podría depender de la aplicación específica.

Sin embargo, hasta este experimento, las moléculas habían desafiado durante mucho tiempo el entrelazamiento cuántico controlable. Pero Holland y sus colegas encontraron una forma, mediante una cuidadosa manipulación en el laboratorio, de controlar moléculas individuales y hacerlas entrelazarse cuánticamente.

Parte del equipamiento empleado para lograr el entrelazamiento cuántico entre moléculas. (Foto: Richard Soden, Department of Physics, Princeton University)

Las moléculas tienen ciertas ventajas, frente a los átomos por ejemplo, que las hacen especialmente adecuadas para ciertas aplicaciones en el procesamiento cuántico de la información y la simulación cuántica de materiales complejos. En comparación con los átomos, por ejemplo, las moléculas tienen más grados de libertad cuántica y pueden interactuar de maneras adicionales.

Lo que esto significa, en términos prácticos, es que hay nuevas formas de almacenar y procesar la información cuántica. Por ejemplo, tal como argumenta Lu, una molécula puede vibrar y rotar en múltiples modos. Así, puede utilizar dos de estos modos para codificar un qubit.

Sin embargo, las moléculas han demostrado ser notoriamente difíciles de controlar en el laboratorio debido a su complejidad. Los mismos grados de libertad que las hacen atractivas también dificultan su control en el laboratorio.

Cheuk y su equipo han resuelto muchos de estos problemas.

El estudio se titula “On-Demand Entanglement of Molecules in a Reconfigurable Optical Tweezer Array”. Y se ha publicado en la revista académica Science.

En un estudio separado, publicado en el mismo número de Science, un grupo de investigación independiente, dirigido por John Doyle y Kang-Kuen Ni, de la Universidad Harvard, y Wolfgang Ketterle, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos ambas instituciones, ha logrado hacer lo mismo que el equipo de Holland. (Fuente: NCYT de Amazings)