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Pinzas láser ordenan átomos: el mayor obstáculo en el camino a la computadora cuántica

Físicos de la Universidad de Bonn sortearon un importante obstáculo en el camino hacia lo que es conocido como la computación cuántica: al usar “pinzas láser” tuvieron éxito en ordenar y alinear hasta siete átomos. Los investigadores filmaron este proceso. Informan sobre su novedad en el número del 13 de Julio de 2006 de la revista Nature.

En el experimento el equipo de investigadores liderado por el Dr. Arno Rauschenbeutel y el profesor Dieter Meschede desaceleraron varios átomos de cesio por un periodo de varios segundos de forma tal que difícilmente se movieran, entonces los montaron en un “cinturón transportador” construido con lásers. Este cinturón está hecho de una onda de luz estacionaria compuesta por muchos picos y valles –posiblemente comparable con un pedazo de hierro corrugado. “Desafortunadamente no puede ser predicho precisamente en qué valle se colocarán los átomos,” explica Arno Rauschenbeutel. “Es similar a poner varios huevos de un plato en una huevera –qué posición ocupará cada huevo es un problema de azar.

Sin embargo, cualquiera deseando calcular con átomos debe ser capaz de colocarlos exactamente. “Todos los átomos en el cinturón deben tener la misma distancia entre ellos,” así es como Arno Rauschenbeutel esquematiza el desafío. “Sólo en ese momento podremos hacerlos interactuar en un modo controlado, que es llamado una puerta cuántica.” Alineando operaciones en puertas como esta haría posible llevar a cabo simples operaciones cuánticas.

Los físicos de Bonn, luego, “ordenaron” subsecuentemente los átomos en su experimento en el cinturón. Hicieron esto tomando primero una foto de sus posiciones. Después dieron movimiento al cinturón –y con él los átomos de cesio atrapados en los valles. De esta forma transportaron los átomos colocados en lugares incorrectos hacia sus “pinzas láser” –que nos es nada más que básicamente otro cinturón transportador formado de haces láser orientados ortogonalmente respecto del primer cinturón. “Cuando pusimos en movimiento las pinzas de ondas de luz, podíamos quitar los átomos de las posiciones incorrectas,” explica Arno Rauschenbeutel. “Entonces movíamos el cinturón transportador a la posición deseada y simplemente soltábamos el átomo de nuevo en su lugar.”

El film muestra qué tan bien esto funciona: las pinzas seleccionan dos átomos consecutivamente del cinturón y los colocan de nueva de modo tal que se encuentran a la misma distancia entre ellos y de un tercer átomo. “Ordenar siete átomos de esta forma toma alrededor de dos segundos,” dice el Dr. Rauschenbeutel.

El próximo objetivo de los físicos de Bonn es construir una puerta cuántica. Para este propósito quieren “escribir” información cuántica sobre dos átomos de cesio y luego colocarlos entro dos pequeños espejos. La intención es que deberían interactuar entre ellos, por ejemplo intercambiando información al emitir y absorber luz fluorescente. Si esto tiene éxito, será el siguiente hito para los investigadores de Bonn en su camino hacia la computadora cuántica.

Fuente: Science News