Una antigua piedra de Namibia puede tener la clave para desbloquear todo el potencial de los ordenadores cuánticos

El futuro de los ordenadores cuánticos pasa por basarse tanto en la luz como en la materia, para así poder almacenar y procesar información, pero también viajar a altas velocidades. 

Ahora, un equipo de científicos está avanzando hacia ese objetivo al haber producido con éxito las partículas híbridas de luz y materia más grandes jamás creadas. 

Tal y como explican en Science Alert, los científicos han logrado crear estas cuasipartículas conocidas como polaritones de Rydberg gracias a la ayuda de una piedra que contenía cristales de óxido cuproso (Cu2O) de un antiguo depósito en Namibia, uno de los pocos lugares del mundo donde se ha encontrado óxido cuproso en calidad de piedra preciosa.

El cristal de la piedra fue pulido y adelgazado a menos del ancho de un pelo y puesto entre 2 espejos para atrapar la luz. ¿El resultado? Polaritones de Rydberg 100 veces más grandes que los vistos hasta el momento. 

El éxito que han logrado los científicos es un paso de gigante hacia la producción de un simulador cuántico que puede funcionar con estos polaritones Rydberg, usando bits cuánticos o qubits para almacenar información en 0, 1 y múltiples valores intermedios, en lugar de solo los 1 y 0 de los bits informáticos clásicos. 

"Hacer un simulador cuántico con luz es el santo grial de la ciencia", cuenta Hamid Ohadi, físico de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido. "Hemos dado un gran salto hacia esto al crear polaritones Rydberg, el ingrediente clave", añade. 

Lo que hace realmente especiales a los polaritones de Rydberg es que cambian constantemente de luz a materia. Los investigadores comparan la luz y la materia con 2 caras de la misma moneda y es en la cara de la moneda donde los polaritones pueden interactuar entre sí. 

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Hay que tener en cuenta que la luz se mueve más rápidamente, pero sus partículas no interactúan entre sí. Mientras que la materia es más lenta, pero sí que puede interactuar. Por tanto, el poder juntar estas 2 habilidades podría ayudar a desbloquear todo el potencial de los ordenadores cuánticos. 

De momento, un ordenador cuántico basado en esta tecnología está lejos de ser real, pero con este avance, está más cerca que nunca. 

Los polaritones de Rydberg se forman mediante el acoplamiento de excitones y fotones, pero no se les podía sacar tanto partido. Gracias a la piedra preciosa de Namibia, que actúa como superconductor, los electrones pueden fluir sin resistencia y mejorar su compatibilidad. 

Los excitones son cuasipartículas eléctricamente neutras que pueden ser forzadas para acoplarse con partículas ligeras. Lo interesante es que estos excitones que se encuentran en el óxido cuproso de las piedras de Namibia pueden unirse con fotones dentro de una configuración especial conocida como Fabry-Pérot, que actúa como un doble espejo. 

Este punto ha sido la clave para crear los polaritones Rydberg más grandes hasta la fecha. 

"Comprar la piedra en eBay fue fácil", revela Sai Kiran Rajendran, físico de la Universidad de St. Andrews. "El desafío era hacer polaritones de Rydberg que existieran en un rango de color extremadamente estrecho".

Si se consigue ensamblar este elemento en computadoras cuánticas capaces, podrían abordar cálculos enormemente complejos más allá del alcance de los ordenadores de hoy en día. 

Los ejemplos presentados por los investigadores incluyen el desarrollo de materiales superconductores de alta temperatura y una mayor comprensión de cómo se pliegan las proteínas (aumentando potencialmente nuestra capacidad para producir tratamientos farmacológicos).

Los métodos descritos en la nueva investigación deberán perfeccionarse aún más para que estas partículas se utilicen en circuitos cuánticos, pero los conceptos básicos ya están ahí, y el equipo cree que sus resultados también se pueden mejorar en el futuro.

"Estos resultados allanan el camino hacia la realización de excitones-polaritones que interactúan fuertemente y la exploración de fases de la materia fuertemente correlacionadas utilizando luz en un chip", escriben los investigadores en su artículo.