Memoria cuántica: el experimento científico que logró atrapar y transportar partículas de luz (y por qué es importante para el futuro de la tecnología)

En un reciente experimento, un equipo de científicos en Alemania logró atrapar una porción de luz, meterla en una "maleta" y transportarla a otro lugar.

Todo ocurrió a una escala invisible a simple vista, en una cámara de vacío bajo condiciones controladas dentro de un laboratorio, pero el logro es un avance en el desarrollo de la computación y las comunicaciones cuánticas.

Transportar la luz como si fuera un objeto sólido suena muy llamativo, pero la clave del hallazgo es poder "transportar la información que contiene la luz", según le dice a BBC Mundo Patrick Windpassinger, físico de la Universidad de Mainz y líder de la investigación, que fue publicada en la revista especializada Physical Review Letters.

¿Qué fue lo que lograron estos científicos y por qué es importante?

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Lo diferente esta vez fue que la luz fue almacenada en una "maleta" de memoria cuántica de luz y trasladada a través de una cinta transportadora óptica.

¿Memoria cuántica?, ¿cinta transportadora óptica? Veamos de qué se trata eso.

Windpassinger y su equipo tomaron unas diminutas partículas de luz, llamadas fotones, y las empacaron dentro de una maleta hecha de átomos ultrafríos de rubidio-87.

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Las maletas de rubidio-87 ofrecen una alta capacidad de almacenamiento durante largo tiempo.

A esas maletas atómicas se les llama "memorias cuánticas", porque en su interior llevan toda la información de la luz.

Luego, los investigadores utilizaron dos rayos láser para llevar la maleta de un lado al otro, como si fuera una cinta transportadora óptica.

"Movimos la maleta en una corta distancia y luego volvimos a sacar la luz", dice Windpassinger.

Todo esto ocurrió a una escala cuántica. En total, la maleta recorrió solo 1,2 milímetros sobre la cinta láser.
¿Qué es la computación cuántica?
Durante años, la computación cuántica se ha vislumbrado como una tecnología capaz de resolver problemas complejos a gran velocidad.

Las computadoras tradicionales utilizan series de 1 y 0, llamados bits, y que son las unidades básicas a partir de las cuales procesan la información y realizan sus cálculos.

Un bit puede ser 1 ó 0, pero no los dos a la vez.

En una computadora cuántica, en cambio, la unidad básica se llama cúbit y tiene el extraordinario poder de ser 1 y 0 al mismo tiempo.

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Como resultado, una computadora basada en cúbits puede hacer muchos más cálculos a mayor velocidad que una máquina convencional.

Las computadoras cuánticas podrían ser muy útiles en áreas como el desarrollo de nuevos medicamentos, entender mejor el cambio climático o potenciar la inteligencia artificial.

Las computadoras cuánticas aún no se desarrollan de manera masiva, y entre varias posibilidades, algunos investigadores experimentan con partículas de luz para transportar la información con la que trabajan estas máquinas.

¿Por qué es importante el experimento?
En la computación y la comunicación cuántica, la luz puede servir como un conductor de grandes cantidades de datos, mucho más que las computadoras convencionales.

Para lograr que las computadoras cuánticas algún día sean una realidad de manera masiva, los científicos se enfrentan al reto de transportar los datos de manera segura y eficiente, sin que se pierda en el camino.

Según explica Windpassinger, las memorias cuánticas, que permiten empacar y desempacar la información almacenada en la luz, son "esenciales" para crear redes de comunicaciones cuánticas.

El problema con la luz es que no es fácil de capturar. Windpassinger explica que al intentar transportarla de un lugar a otro de manera controlada, usualmente termina perdiéndose.

Una "pista" de memorias de luz
Utilizar el método de las maletas de átomos sobre la cinta láser, permite transportar la luz, ubicarla y extraerla con un alto grado de precisión, sin que haya pérdida significativa de átomos ni sobrecalentamiento, explican los investigadores.

Por eso, Windpassinger y su equipo creen que en un futuro se podrían crear "pistas" por las que viajen memorias de luz, cuya información se pueda extraer en otra parte.

De esa manera, se mejoraría significativamente la velocidad y el desempeño de las computadoras y dispositivos que utilizamos hoy.

Por ahora, todo esto está en etapa experimental, pero es un paso más en el prometedor ámbito de la computación cuántica.