En un avance que revolucionará la computación cuántica o dará a los físicos una nueva excusa para evitar hacer nada manualmente, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) han demostrado un método para entrelazar qubits usando un 'baño cuántico' - sin control activo, sin mediciones repetidas, solo una corriente de fotones correlacionados haciendo todo el trabajo pesado. Publicado en Physical Review X, el experimento finalmente prueba una predicción hecha hace más de 20 años, marcando la primera vez que alguien logra que los estados entrelazados se ensamblen solos.

El entrelazamiento, el fenómeno cuántico que permite que las partículas compartan correlaciones que desafían la lógica clásica, es crucial para construir computadoras y redes cuánticas más grandes. Anteriormente, los científicos tenían que enviar un fotón controlado activamente entre qubits o emparejar fotones de cada qubit - un método que ganó el Premio Nobel de Física en 2022 pero que aún depende de la post-selección y no siempre funciona.

Entran Alejandro Andrés-Juanes y Johannes Fink en ISTA, quienes, con colaboradores internacionales, decidieron dejar que el entorno hiciera el trabajo. Su 'baño cuántico' - una fuente compartida de partículas de luz correlacionadas - sincroniza automáticamente qubits distantes, estabilizando el entrelazamiento incluso más allá de la vida útil de los qubits. 'En nuestro método, el baño cuántico es la fuente del entrelazamiento', dice Fink. 'Crea un nuevo estado fundamental a través de una corriente continua de fotones correlacionados'. El resultado: estados entrelazados que permanecen disponibles para el procesamiento cuántico cuando sea necesario, en lugar de momentos fugaces.

El equipo utilizó fotones de microondas para acoplar los qubits a la fuente de fotones, aprovechando su baja energía y la tecnología existente de qubits superconductores. Para confirmar que los qubits estaban realmente sincronizados, emplearon tomografía cuántica, tomando mediciones que duraron solo 20-80 nanosegundos (un nanosegundo es una milmillonésima de segundo) para reconstruir los estados cuánticos.

Este prototipo de prueba de concepto es 'un método relativamente simple que podría escalarse para sincronizar múltiples qubits distantes', dice Andrés-Juanes. Pero aún no es eficiente - actualmente transfiere solo alrededor del 10% del entrelazamiento disponible del baño. Los investigadores sospechan que la brecha de 20 años entre teoría y experimento se debe a que las condiciones idealizadas originales eran un poco demasiado perfectas para los laboratorios del mundo real. Aún así, el prototipo ofrece nuevas oportunidades para experimentos de óptica cuántica y podría ayudar a empujar los procesadores cuánticos hacia la operación tolerante a fallos. Porque honestamente, ¿quién no querría el entrelazamiento en piloto automático?