Una nueva memoria cuántica para un cubit fotónico que utiliza un solo átomo de rubidio

Fuente: Francis (th)E mule

Los ordenadores cuánticos y las redes de comunicaciones cuánticas requieren el desarrollo de memorias capaces de almacenar los cubits cuánticos durante un tiempo largo (comparado con el tiempo de decoherencia típico). Un nuevo dispositivo para el almacenamiento de cubits fotónicos ha permitido el almacenamiento de un cubit en un único átomo de rubidio-87 durante 184 microsegundos (un tiempo muy largo comparado con logros previos), con una fidelidad en la recuperación de la información del 93% (similar a la de trabajos previos) y con un rendimiento global de casi el 10% (también similar a logros anteriores). El cubit se implementa gracias a la polarización de un fotón y se almacena en una trampa óptica que contiene el átomo preparado de forma adecuada. Los autores del artículo han demostrado que la nueva memoria permite la medición cuántica del estado del cubit sin provocar la demolición de su estado. Los autores afirman en su artículo que la transferencia del estado del cubit fotónico a un átomo permitirá implementar nuevos esquemas de entrelazamiento entre cubits atómicos remotos: dos átomos quedarán entrelazados si el primer átomo emite un fotón que es almacenado en otro átomo que actúa como memoria (aunque aún no han logrado demostrar que este procedimiento funcione). El artículo técnico es Holger P. Specht et al, “A single-atom quantum memory,” Nature, Published online 01 May 2011.
En la figura que abre esta entrada observamos la nueva propuesta de memoria cuántica para un cubit fotónico. Un solo átomo (1) se encuentra atrapado en el centro de una cavidad óptica (2) formada por dos espejos troncocónicos (en la figura en color azul) gracias a un láser que crea un campo dipolar (en color verde en la figura). Para almacenar un cubit óptico en este átomo se hace incidir de forma simultánea un pulso láser de prueba (3) con un estado arbitrario de polarización (en color azul en la figura) junto al fotón (4) cuya información (polarización) cuántica va a ser almacenada (flecha roja en la figura). Una vez escrita la memoria, se elimina el láser de prueba (en color azul) y el cubit queda almacenado. Para la lectura se vuelve a incidir con la luz láser de prueba (5) y el átomo almacenado emite un fotón que recupera la información cuántica almacenada en el átomo.