Récord absoluto en el microcosmos: por primera vez el entrelazamiento cuántico se mantuvo 10 segundos sin decaer

Los físicos conservaron el entrelazamiento cuántico entre átomos separados durante aproximadamente 10 segundos. Para una red cuántica, eso es un enorme margen de tiempo: el estado creado vivió más de 100 veces más que el tiempo necesario para su preparación. Los investigadores también lograron combinar hasta cuatro qubits en un estado común a partir de átomos de dos elementos distintos.

El secreto fue la división de tareas. En cada uno de los dos nodos los científicos colocaron un ión de estroncio-88 y un ión de calcio-43. El estroncio establecía el enlace entre las partes separadas del sistema, y el calcio almacenaba el estado cuántico obtenido. Ese esquema permitió aprovechar las fortalezas de ambos elementos en lugar de intentar que un solo tipo de átomo realizara todas las tareas igualmente bien.

Al principio, los investigadores hicieron que los iones de estroncio emitieran fotones y dirigieron la luz por fibra óptica. La interacción de los fotones permitía entrelazar dos iones remotos. Luego, mediante operaciones lógicas, el estado cuántico se trasladó al calcio cercano. En el experimento los científicos obtuvieron estados entrelazados de dos, tres y cuatro qubits distribuidos entre nodos separados.

El calcio actúa aquí como memoria cuántica. Los estados seleccionados del calcio-43 reaccionan menos al ruido del campo magnético, que gradualmente deteriora el frágil estado cuántico. Tras el traslado de la información al calcio, el entrelazamiento remoto se mantuvo durante unos 10 segundos, mientras que los qubits en la red basados en estroncio lo conservan por mucho menos tiempo.

Diez segundos suenan modestos según los estándares de la electrónica convencional, pero para una red cuántica la diferencia es enorme. Los nodos del futuro ordenador cuántico distribuido deben tener tiempo para realizar operaciones locales, crear nuevas conexiones e intercambiar información cuántica antes de que el ruido destruya el estado ya preparado. Cuanto más tiempo funcione la memoria, más operaciones puede ejecutar el sistema.

El experimento también mostró que una red cuántica puede construirse a partir de componentes físicos distintos. Unos átomos interactúan con la luz más fácilmente y ayudan a transmitir el estado cuántico a distancia; otros son más adecuados para el almacenamiento y el procesamiento de información. Este principio podría simplificar la creación de ordenadores cuánticos distribuidos, redes de sensores de alta precisión y sistemas que comparan las lecturas de relojes atómicos remotos.

Sin embargo, el resultado no debe describirse como 10 segundos de entrelazamiento «sin decaimiento». El estado pierde calidad gradualmente por la acción del entorno, y los investigadores miden cuánto tiempo más puede detectarse y utilizarse de manera fiable. El resultado principal es otro: la conexión cuántica entre distintos nodos se logró trasladar a una memoria más estable y conservarla durante un tiempo que ya supera ampliamente la duración de su creación.