Nuevo sistema de memoria cuántica, robusto y fácil de fabricar

Ni los ordenadores cuánticos ni la criptografía cuántica se convertirán en tecnologías dominantes sin sistemas de memoria que puedan manipular información cuántica de forma sencilla y efectiva. Unos físicos de la Universidad de Varsovia en Polonia han abierto recientemente una puerta muy prometedora hacia la popularización de las tecnologías cuánticas de la información al crear una memoria atómica que posee cualidades sobresalientes y que resulta muy fácil de construir.

Después de años de pruebas en laboratorios de física, las primeras tecnologías cuánticas están lentamente emergiendo para aplicaciones cada vez más variadas. Un ejemplo es la criptografía cuántica, un método de encriptación que proporciona una garantía casi completa de transmisión segura de datos, la cual están actualmente introduciendo las fuerzas militares y las instituciones bancarias. El procesamiento de información cuántica y su envío a grandes distancias se han visto hasta ahora limitados gravemente debido a la falta de memorias adecuadas. Pero ya existe una solución a nuestro alcance: Radoslaw Chrapkiewicz, Wojciech Wasilewski y Michal Dabrowski, de la citada universidad, han creado una memoria atómica completamente funcional con una estructura fiable y sencilla, y numerosas aplicaciones potenciales, incluyendo las telecomunicaciones.

Hasta ahora, la memoria cuántica precisaba de equipamientos de laboratorio muy sofisticados y técnicas complejas para enfriar los sistemas hasta temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto. El dispositivo de memoria atómica desarrollado en la Universidad de Varsovia opera a temperaturas mucho mayores, lo cual es bastante más fácil de mantener.

El elemento principal de este dispositivo de memoria es una cámara de cristal de 2,5 centímetros de diámetro y 10 de largo, con los lados recubiertos de rubidio, llena con un gas noble. Cuando se almacena información cuántica en tal memoria, los fotones de un rayo láser “estampan” los estados cuánticos sobre muchos átomos de rubidio. Otros fotones son emitidos al mismo tiempo; su detección confirma que la información ha sido guardada. La información almacenada en la memoria puede ser recuperada usando otro pulso láser especialmente seleccionad.

Para grabar y recuperar información cuántica, los investigadores utilizaron métodos avanzados de filtrado de luz y una cámara innovadora de diseño propio. Esta cámara, capaz de detectar fotones individuales, está caracterizada por niveles de ruido extremadamente bajos y velocidades decenas de veces más altas que las cámaras parecidas ya existentes.

La estabilidad de la información cuántica almacenada en la nueva memoria perdura desde unos pocos microsegundos hasta decenas de microsegundos. En telecomunicaciones, las escalas de tiempo del orden del microsegundo son suficientes para llevar a cabo varios intentos de transmisión de una señal cuántica hasta la siguiente estación repetidora.

Los investigadores de la Universidad de Varsovia han reducido bastante los niveles de ruido en las señales cuánticas. Cuando la información es recuperada, la mayor parte del ruido se lo llevan consigo los fotones que son emitidos por las células de memoria, en una dirección distinta a la de los fotones que transportan la información cuántica relevante.