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In a laboratory at the University of Oxford, four atoms now share a single quantum state, and it survives for 10 seconds. Strontium and calcium atoms sit in two different locations. The sources present it as a record entanglement time that paves the way for longer links between atoms.
En un laboratorio de la Universidad de Oxford, cuatro átomos comparten ahora un único estado cuántico, que sobrevive 10 segundos. Los átomos de estroncio y de calcio están en dos lugares distintos. Las fuentes lo presentan como un récord de tiempo de entrelazamiento que allana el camino hacia enlaces más duraderos entre átomos.
A quantum computer works with qubits, units that can take several values at once. Their real strength comes from entanglement: when two qubits are entangled, the state of one determines the state of the other, even if they are not physically connected. Multiplied across many qubits, these correlations are what allow a quantum machine to explore many possibilities together. Entanglement also lets quantum processors share information without sharing the qubits themselves, which is the basis of distributed quantum computing.
Un ordenador cuántico trabaja con cúbits, unidades que pueden adoptar varios valores a la vez. Su verdadera fuerza procede del entrelazamiento: cuando dos cúbits están entrelazados, el estado de uno determina el del otro, incluso si no están conectados físicamente. Multiplicadas por muchos cúbits, estas correlaciones son lo que permite a una máquina cuántica explorar muchas posibilidades a la vez. El entrelazamiento también permite a los procesadores cuánticos compartir información sin compartir los propios cúbits, que es la base de la computación cuántica distribuida.
The Oxford method works in two steps. Light links the strontium atoms across the two sites. Local operations then extend the entanglement to the calcium atoms, so that the four atoms form one shared state. The calcium is there for its stability: it is less sensitive to magnetic noise than strontium, and it preserves the quantum state for much longer. Using two atom types also beat the single-type approach, which kept entanglement at a few milliseconds. “Different types of atoms offer different advantages and disadvantages for quantum applications,” said Dougal Main, a researcher at Oxford. “Having more than one type in your quantum computer lets you take the best from each.”
El método de Oxford funciona en dos pasos. La luz enlaza los átomos de estroncio entre los dos emplazamientos. Después, operaciones locales extienden el entrelazamiento a los átomos de calcio, de modo que los cuatro átomos forman un único estado compartido. El calcio está ahí por su estabilidad: es menos sensible al ruido magnético que el estroncio y conserva el estado cuántico durante mucho más tiempo. Usar dos tipos de átomos también superó el enfoque de un solo tipo, que mantenía el entrelazamiento en unos pocos milisegundos. «Los distintos tipos de átomos ofrecen ventajas e inconvenientes diferentes para las aplicaciones cuánticas», explicó Dougal Main, investigador de Oxford. «Tener más de un tipo en tu ordenador cuántico permite aprovechar lo mejor de cada uno».
What changes for the field is the ability to keep distant atoms coordinated for longer. Gabriel Araneda, also at Oxford, pointed to uses that depend on this: “That could include quantum computing, more sensitive measurements made across remote locations, and comparisons between different types of atomic clocks.” The gain is for researchers and for future quantum networks first; the sources give no timeline, no figures on how often the link fails, and no plan for scaling beyond four atoms. A 10-second link is a strong laboratory result, not yet a service anyone can buy.
Lo que cambia para el campo es la capacidad de mantener coordinados átomos distantes durante más tiempo. Gabriel Araneda, también de Oxford, señaló usos que dependen de ello: «Podría incluir la computación cuántica, mediciones más sensibles realizadas en lugares remotos y comparaciones entre distintos tipos de relojes atómicos». La ganancia es, en primer lugar, para los investigadores y para las futuras redes cuánticas; las fuentes no dan ningún calendario, ni cifras sobre la frecuencia con que falla el enlace, ni plan para ampliarlo más allá de cuatro átomos. Un enlace de 10 segundos es un sólido resultado de laboratorio, no todavía un servicio que alguien pueda contratar.