Dos átomos contra el caos: récord de memoria cuántica ⚡ экспресс
La preservación de la coherencia cuántica es crítica para la computación cuántica. Teóricamente, el tiempo de coherencia de iones en trampas podría alcanzar millones de años, pero los experimentos solo daban alrededor de una hora. Combinando qubits de estados reloj con codificación en subespacio libre de decoherencia (DFS) en pares de iones 171Yb+, enfriados simpáticamente con 138Ba+, se logró superar diez horas de coherencia sin blindaje magnético ni estabilización de fase de microondas. La codificación DFS 'amarra' la fase del qubit a la diferencia de energías iónicas, suprimiendo el ruido de fase de microondas y las fluctuaciones magnéticas en modo común, mientras que los estados reloj minimizan la sensibilidad al entorno. Mediciones de hasta 1600 s muestran una atenuación despreciable; un ajuste exponencial da un tiempo de coherencia de (3.77±1.09)×10^4 s (unas 10.5 horas). El resultado presenta la codificación DFS como una corrección pasiva de errores que elimina las limitaciones del ruido técnico y abre el camino para explotar el enorme potencial de los qubits iónicos.
Un bit cuántico común se destruye con la más mínima perturbación: calor, campo magnético. Los físicos hicieron trabajar un par de átomos para que el desorden no borrara la información. Esta se codificaba no en cada átomo, sino en la diferencia de sus estados, como la tensión de una cuerda entre dos boyas. Cualquier ruido mece ambas boyas por igual, así que la distancia entre ellas no cambia. Con ayuda del seguimiento láser preciso, los científicos monitorizaron esa diferencia.
El experimento con iones de iterbio mostró que el par entrelazado retuvo la información cuántica durante 10,5 horas, como una cuerda entre boyas que permanece tensa todo un día de tormenta. Esta estabilidad es comparable a la precisión de los púlsares. Antes, un cúbit individual se degradaba en una hora. En ese tiempo se pueden realizar 36 000 millones de operaciones sin error, más de lo que la mayoría de computadoras cuánticas necesitará. El método amplía los trabajos de David Wineland, pionero de las trampas de iones, y abre camino a sistemas fiables sin protección aparatosa.
🎯 Si una operación cuántica durara un microsegundo, en 10 horas se podrían realizar 36 000 millones de esas operaciones sin un solo error.
🎬 Una memoria tan estable recuerda al núcleo computacional de la novela «El ladrón cuántico», capaz de almacenar una personalidad para siempre.