Un equipo de investigadores ha construido una matriz de sensores de luz lo bastante sensibles para registrar el paso de fotones (partículas individuales de luz) y depositarlos en un chip óptico de silicio. Tales matrices son componentes fundamentales de varios dispositivos capaces de usar fotones para la realización de cálculos cuánticos.

La fabricación de los sensores

En un artículo aparecido el pasado viernes en Nature Communications, los investigadores (miembros del MIT, de IBM y de la NASA) describen el procedimiento de fabricación y testeo de los sensores por separado y la forma de transferir aquellos que funcionan a un chip óptico construido mediante procesos de fabricación estándar. Para Faraz Najafi, graduado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación por el MIT, y primer autor del paper, la clave está que “se fabrican ambos componentes (los sensores y el chip fotónico) a través del mejor proceso de fabricación específico, y después se unen”. Además de producir matrices mucho mayores y más densas, esta nueva técnica también aumenta la sensibilidad de los sensores: en los experimentos realizados, los investigadores descubrieron que éstos eran 100 veces más efectivos registrando el paso de fotones únicos que los usados en matrices preexistentes.

Entrelazamientos cuánticos y computación

De acuerdo con los principios de la mecánica cuántica, las partículas físicas más diminutas son capaces de ocupar estados mutuamente excluyentes al mismo tiempo. Así, un elemento de cálculo formado por una partícula de este tipo (lo que conocemos como bit cuántico o qubit) puede representar “cero” y “uno” al mismo tiempo. Si varios qubits se entrelazan (el fenómeno que conocemos como ‘entrelazamiento cuántico’), sus estados cuánticos dependerán los unos de los otros, lo que convierte una única computación cuántica en múltiples cálculos en paralelo. En la mayoría de las partículas, dicho entrelazamiento es difícil de mantener, pero resulta relativamente fácil hacerlo en el caso de los fotones. Por esa razón, los sistemas ópticos constituyen una prometedora vía de investigación para la computación cuántica: cualquier ordenador cuántico se beneficiará del uso de fotones entrelazados para transportar la información cuántica. ”Dado que se querrán hacer proceadores ópticos usando decenas o cientos de qubits fotónicos, será difícil manejar esto usando componentes ópticos tradicionales”, afirma otro miembro del grupo de investigadores y científico de computación del MIT, Dirk Englund.