Investigadores chinos logran un avance en el entrelazamiento cuántico de alta dimensión en un chip de silicio

Investigadores chinos han desarrollado un chip cuántico fotónico de silicio capaz de generar estados entrelazados multipartitos de alta dimensión, lo que supone un nuevo paso adelante en el desarrollo de tecnologías cuánticas escalables.

El equipo de investigación logró crear con éxito estados entrelazados GHZ y W de tres partes y cuatro dimensiones, con fidelidades del 93,2 % y el 90,1 %, respectivamente. Los resultados demuestran un nuevo enfoque para producir sistemas cuánticos complejos de alta dimensión y ampliar sus aplicaciones potenciales, según informa Global Times, socio de TV BRICS.

El entrelazamiento cuántico es uno de los recursos clave en las tecnologías cuánticas, ya que permite que las partículas cuánticas mantengan estados interconectados incluso cuando están separadas. Mientras que la investigación tradicional se ha centrado en gran medida en sistemas cuánticos bidimensionales, el entrelazamiento de alta dimensión puede transportar más información y mejorar la estabilidad y la precisión de la transmisión de información cuántica.

Un cúbit convencional tiene dos estados básicos, que normalmente se representan como 0 y 1. Las unidades de información cuántica de alta dimensión pueden contener estados adicionales. Por ejemplo, una unidad cuántica tetradimensional incluye cuatro estados básicos: 0, 1, 2 y 3.

En comparación con el entrelazamiento bidimensional tradicional, los sistemas de alta dimensión ofrecen mayor capacidad de información, mayor resistencia a las interferencias y una eficiencia mejorada en el procesamiento de información cuántica. También pueden ayudar a simplificar las arquitecturas de computación cuántica y aumentar el rendimiento computacional.

Durante el estudio, los investigadores desarrollaron una definición universal de los estados entrelazados W de alta dimensión, ampliando el marco teórico para diseñar sistemas cuánticos más grandes. El enfoque puede aplicarse a diferentes números y dimensiones de unidades de información cuántica, lo que proporciona una base para el futuro desarrollo de tecnologías cuánticas de alta dimensión.

El equipo también propuso un método escalable para generar estados entrelazados de alta dimensión mediante el uso de múltiples estados distinguibles de fotones individuales combinados con mediciones cuánticas retardadas. Este método permite que un solo fotón transporte varias unidades de información cuántica mientras preserva el entrelazamiento cuántico.

Para probar la tecnología, los científicos realizaron experimentos utilizando un chip cuántico fotónico de silicio programable de 16 por 1,5 milímetros. Un fotón transportaba dos unidades de información cuántica, mientras que otro transportaba una tercera unidad. Juntas, las tres unidades formaban un sistema cuántico de tres partes y cuatro dimensiones.

Los investigadores generaron con éxito tanto estados físicos entrelazados GHZ como W, demostrando el potencial del enfoque para crear sistemas cuánticos más grandes. El trabajo combina el desarrollo teórico con la implementación práctica basada en chips, lo que proporciona una base para futuros avances en la comunicación cuántica, la computación cuántica y la medición de precisión.