Nueva estrategia cuántica: ¡los Spin qubits revolucionan la tecnología!

Nueva estrategia cuántica: ¡los Spin qubits revolucionan la tecnología!

El mundo de las tecnologías cuánticas se enfrenta a apasionantes avances que tienen el potencial de revolucionar fundamentalmente el procesamiento de la información. En el Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT), los investigadores están trabajando en métodos innovadores para mejorar los qubits de espín, que son cruciales para la computación cuántica y otras aplicaciones. Los electrones, que tienen su propio momento angular, el espín, actúan como pequeños imanes y pueden funcionar como bits cuánticos en el procesamiento de información cuántica. Estos qubits pueden adoptar no sólo los estados clásicos 0 y 1, sino también superposiciones, que aumentan significativamente la densidad de la información y la complejidad del sistema. Esta versatilidad hace que los qubits de espín sean particularmente prometedores para aplicaciones futuras en comunicaciones cuánticas, detección de alta precisión y como dispositivos de almacenamiento en computadoras cuánticas, como EQUIPO informó.

Un desafío particular es el diseño y control de estructuras de espín a nivel atómico. Esto también incluye la lectura no destructiva de información. En su última publicación en Nature Communications, los científicos de KIT presentan una nueva estrategia para mejorar la vida útil y el control de los qubits de espín molecular. Esta estrategia se basa en una estructura de doble imán que integra dos átomos de hierro en una molécula. Un átomo de hierro está permanentemente incrustado en la molécula, mientras que el otro está acoplado selectivamente para permitir una interacción precisa. Esta estructura protege el resto del sistema y prolonga cinco veces la vida útil del giro. Esta compleja estructura se crea utilizando la punta fina de un microscopio de efecto túnel. Vale la pena señalar que esta disposición específica no ocurre en la naturaleza y que las moléculas modulares futuras podrían formar unidades más estables para las tecnologías cuánticas.

Potencial para la comunicación y la seguridad cuánticas.

Paralelamente a estos avances en el campo del procesamiento de información cuántica, el Instituto Fraunhofer trabaja en el uso de cuantos entrelazados para garantizar la comunicación y mejorar la imagen. El Dr. Erik Beckert ha desarrollado una fuente de fotones que produce la impresionante cifra de 300.000 pares de fotones entrelazados por segundo. Estos fotones gemelos están vinculados entre sí, por lo que medir un fotón revela el estado del otro, una propiedad que puede usarse para el cifrado físico para evitar piratería y fugas de datos. Beckert explica que las futuras claves cuánticas se podrán distribuir vía satélite a los socios de comunicación. Si se hiciera un intento de escucha, el enredo se extinguiría, haciendo que la interferencia fuera detectable.

El primer satélite europeo de cifrado cuántico se lanzará al espacio en 2022, y Beckert y su equipo participan en su desarrollo. El cifrado cuántico es de particular interés para la industria financiera, los proveedores de telecomunicaciones y las organizaciones gubernamentales. El proyecto QuNET se lanza en el marco de una iniciativa integral en la que participan Fraunhofer, Max Planck y DLR. El objetivo de este proyecto es construir una red de comunicaciones altamente segura entre ubicaciones gubernamentales, con el objetivo a largo plazo de permitir la banca en línea con seguridad criptográfica cuántica.

Avances en la comunicación cuántica

Además, 17 socios de Europa están trabajando en el proyecto UNIQORN para crear una comunicación cuántica asequible para el mercado de masas. En el Fraunhofer HHI de Berlín se están desarrollando componentes miniaturizados y compatibles con lo cuántico que posiblemente podrían integrarse en enrutadores. El objetivo es reducir los costes de la comunicación cuántica hasta en un 90 por ciento. Estos avances tecnológicos prometen no sólo mantener segura la información, sino también revolucionar la forma en que entendemos las comunicaciones globales.

En general, nos encontramos en un punto de inflexión en la investigación sobre arquitecturas cuánticas y sus aplicaciones prácticas. Los spin qubits y las comunicaciones cuánticas podrían sentar las bases de una nueva era en el procesamiento de información y al mismo tiempo garantizar la seguridad de los datos en un mundo cada vez más digitalizado.