Una forma especial de luz hecha con una antigua piedra preciosa de Namibia podría ser la clave para nuevas computadoras cuánticas basadas en luz, pavimentando así el camino para resolver misterios científicos de larga data, según una nueva investigación dirigida por la Universidad de St Andrews.

Crédito: Universidad de St Andrews.

La investigación, realizada en colaboración con científicos de la Universidad de Harvard en los EE.UU., la Universidad Macquarie en Australia y la Universidad de Aarhus en Dinamarca y publicada en Nature Materials, utilizó una piedra preciosa de óxido cuproso (Cu2O) extraída naturalmente de Namibia —uno de los pocos lugares en el mundo donde se ha encontrado Cu2O en calidad de piedra preciosa— para producir polaritones Rydberg, el híbrido más grande de partículas de luz y materia jamás creado.

Los polaritones de Rydberg cambian continuamente de luz a materia y viceversa. En los polaritones de Rydberg, la luz y la materia son como las dos caras de una moneda, y el lado de la materia es lo que hace que los polaritones interactúen entre sí.

Esta interacción es crucial porque es lo que permite la creación de simuladores cuánticos, un tipo especial de computadora cuántica, donde la información se almacena en bits cuánticos. Estos bits cuánticos, a diferencia de los bits binarios de las computadoras clásicas que solo pueden ser 0 o 1, pueden tomar cualquier valor entre 0 y 1. Por lo tanto, pueden almacenar mucha más información y realizar varios procesos simultáneamente.

Esta capacidad podría permitir que los simuladores cuánticos resuelvan importantes misterios de la física, la química y la biología, por ejemplo, cómo hacer superconductores de alta temperatura para trenes de alta velocidad, cómo se podrían hacer fertilizantes más baratos para resolver potencialmente el hambre global, o cómo se pliegan las proteínas para que sea más fácil producir medicamentos más efectivos.

El líder del proyecto, el Dr. Hamid Ohadi, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, dice que «hacer un simulador cuántico con luz es el santo grial de la ciencia. Hemos dado un gran salto hacia esto creando polaritones Rydberg, el ingrediente clave de esto».

Para crear polaritones Rydberg, los investigadores atraparon la luz entre dos espejos altamente reflectantes. Luego, un cristal de óxido cuproso de la piedra extraída en Namibia se diluyó y se pulió en una losa de 30 micrómetros de espesor (más delgada que un cabello humano) y se intercaló entre los dos espejos para hacer polaritones de Rydberg 100 veces más grandes que nunca antes.

Uno de los principales autores, el Dr. Sai Kiran Rajendran, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, dice que «comprar la piedra en eBay fue fácil, el desafío fue hacer polaritones de Rydberg que existen en un rango de color extremadamente estrecho».

Actualmente, el equipo está refinando aún más estos métodos para explorar la posibilidad de hacer circuitos cuánticos, que son el próximo ingrediente para los simuladores cuánticos.

Fuente: University of St Andrews. Edición: MP.