¿Llevas un anillo con diamante? En uno igual, físicos han creado un sistema cuántico de cuatro qubits.

Un equipo de físicos entrelazó cuatro qubits en un diamante con una sola operación en 14,8 microsegundos a temperatura ambiente. El método secuencial habría requerido 139,9 microsegundos, por lo que el nuevo esquema funcionó casi diez veces más rápido y al mismo tiempo ofreció un resultado más preciso.

El registro cuántico se construyó a partir del espín electrónico de un centro de vacancia de nitrógeno en el diamante y de tres núcleos de carbono-13 cercanos. Los investigadores llevaron los cuatro qubits al estado de Greenberger-Horne-Zeilinger, en el que las partículas forman un sistema cuántico común y sus estados no pueden considerarse de forma independiente.

Normalmente el electrón central interactúa con cada qubit nuclear por separado. El equipo, en lugar de una cadena de operaciones, diseñó impulsos de control para que el electrón actuara simultáneamente sobre los tres núcleos. Para el control, los físicos usaron desacoplamiento dinámico, que normalmente ayuda a proteger los estados cuánticos de interacciones no deseadas.

La operación paralela alcanzó una fidelidad de 0,92 con un error de 0,04, mientras que la secuencial mostró 0,69 con un error de 0,03. Cuanto más rápido los físicos generan entrelazamiento cuántico, menos tiempo tiene el ruido para acumular errores.

Por ahora el experimento abarca solo cuatro qubits y no resuelve el problema de la escalabilidad de los ordenadores cuánticos. Los autores esperan aplicar el principio a registros más grandes y a otros sistemas de estado sólido, donde un elemento de control pueda interactuar simultáneamente con varios objetos cuánticos.