Investigadores de la Universidad Técnica de Darmstadt han desarrollado una técnica innovadora que podría superar uno de los mayores desafíos en la construcción de computadoras cuánticas prácticas. Utilizando un efecto óptico descubierto por William Talbot en 1836, el equipo ha logrado aumentar el número de qubits de unos pocos cientos a más de diez mil sin requerir recursos adicionales significativos.
Los qubits, unidades básicas de información en la computación cuántica, pueden procesar simultáneamente los valores "0" y "1", permitiendo realizar múltiples cálculos en paralelo. Para aplicaciones prácticas, como la optimización de flujos de tráfico complejos, se requieren computadoras cuánticas con miles o incluso millones de qubits. Sin embargo, añadir más qubits tradicionalmente consume más recursos, como la salida de láser, lo que ha limitado el desarrollo de estas tecnologías.
El equipo de Darmstadt ha abordado este problema aprovechando el efecto Talbot. Al dirigir un láser sobre un elemento de vidrio con lentes ópticas dispuestas en una estructura similar a un tablero de ajedrez, cada microlente concentra una pequeña parte del haz láser, creando una serie de puntos focales que pueden contener átomos. Este efecto genera imágenes repetidas a intervalos regulares, transformando una red óptica bidimensional en una tridimensional con muchos más puntos de luz, sin necesidad de aumentar la salida del láser.
La alta precisión en la fabricación de las microlentes permite que estas imágenes adicionales se utilicen para almacenar y procesar qubits atómicos. Con la configuración actual, se han creado 16 capas adicionales, potencialmente permitiendo más de 10,000 qubits. Además, se prevé que el uso de láseres convencionales podría cuadruplicar la potencia en el futuro, y la optimización del campo de microlentes podría permitir alcanzar 100,000 qubits y más en un futuro cercano.
Este avance representa un paso importante hacia el desarrollo de computadoras cuánticas prácticas y abre la puerta a aplicaciones en tecnologías cuánticas, como relojes atómicos ópticos de alta precisión y sensores cuánticos para campos eléctricos y magnéticos.