¿Hacia una construcción a escala industrial de computadoras cuánticas?
Dentro de la Universidad de Columbia, un equipo dirigido por Sebastian Will y Nanfang Yu ha dispuesto con éxito 1000 átomos de estroncio. Esta hazaña utiliza pinzas ópticas asistidas por el uso de metasuperficies, como se informa en su estudio publicado en
Nature. Su demostración indica que este enfoque podría extenderse a ensamblajes que superen los 100,000 átomos. Los átomos constituyen qubits naturales, perfectamente idénticos y simples de manejar en grandes cantidades, lo que facilita enormemente la fabricación de computadoras cuánticas.
Ilustración de una red de átomos neutros.
Crédito: Will Lab, Universidad de Columbia
Por lo general, las pinzas ópticas emplean láseres muy focalizados para mantener cada átomo en su lugar. La creación de vastas redes con esta técnica requiere equipos voluminosos y costosos. Las metasuperficies proponen una alternativa a la vez compacta y eficiente: estos componentes planos convierten un único haz de luz en múltiples puntos de atrapamiento, permitiendo el control simultáneo de varios miles de átomos.
La fabricación de metasuperficies implica el uso de nanopíxeles más pequeños que la longitud de onda de la luz utilizada. Esta característica les otorga la capacidad de modelar la luz con extrema exactitud, sin recurrir a elementos ópticos adicionales. Además, estos materiales toleran láseres de alta potencia, indispensables para capturar una gran cantidad de átomos. Esta resistencia deja entrever aplicaciones a gran escala.
Esquema que ilustra cómo una metasuperficie genera múltiples haces focalizados a partir de un solo láser.
Crédito: Will and Yu labs, Universidad de Columbia Para mostrar toda la flexibilidad de su plataforma, el equipo ha producido diversos arreglos de átomos, como una red cuadrada de 1024 sitios o patrones más artísticos, como la Estatua de la Libertad. Una metasuperficie de 3,5 mm de diámetro, que contiene millones de nanopíxeles, puede generar hasta 360,000 pinzas ópticas, superando claramente el rendimiento de las técnicas actuales.
Próximamente, los científicos aspiran a emplear láseres más energéticos para capturar varios cientos de miles de átomos. Este avance podría servir no solo al campo de las computadoras cuánticas, sino también a otros campos como el modelado de fenómenos físicos o el diseño de relojes atómicos aún más precisos. La alianza de pinzas ópticas y metasuperficies dibuja, por tanto, un futuro prometedor para las tecnologías cuánticas.
Vista cercana de una metasuperficie de 3,5 mm de diámetro con una alta densidad de nanopíxeles.
Crédito: Yu lab, Universidad de Columbia