Desarrollan una nueva técnica para 'teletransportar' electrones

Según una investigación liderada por investigadores del CSIC, las partículas se pueden propagar mediante átomos artificiales en dispositivos de escala nanométrica.

Chorro partículas

Uno de los descubrimientos más desconcertantes de la historia de la ciencia es el llamado entrelazamiento cuántico, es decir, el hilo invisible –“espeluznante conexión a distancia”, la llamaba Albert Einstein– que une a las partículas subatómicas emparejadas, aunque se encuentre cada una en la otra punta del universo. Se ha demostrado que si, por ejemplo, se manipula el espín o giro –técnicamente, el momento angular– de un electrón, esta modificación tiene un efecto inmediato en el espín de su compañero, lo que abre la puerta a la posibilidad del teletransporte; por lo menos, de los estados cuánticos de las partículas.


El principal problema es que controlar este fenómeno resulta extremadamente complicado, aunque ya se ha conseguido enviar información entre partículas entrelazadas y separadas a cientos de kilómetros. El más espectacular logro en este sentido, anunciado el pasado mes de abril, ha sido vincular de este modo dos objetos macroscópicos, visibles a simple vista

 


Objetivo: el superordenador cuántico

Un equipo liderado por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha avanzado ahora un paso más en este prometedor campo de investigación al desarrollar un nuevo protocolo para transferir información cuántica o electrones mediante dispositivos de escala nanométrica, según cuentan en un trabajo publicado en la revista Nanotechnology. Su innovación permitiría mejorar la manipulación de átomos artificiales o bit cuánticos (cúbits), componentes básicos de los superordenadores –todavía en sus inicios– que aprovechan las extrañas propiedades subatómicas de la materia.

El modelo creado por los expertos del CSIC tiene la capacidad de transferir tanto la carga como el espín de los electrones entre zonas distantes, sin ocupar la región central. Esta teletransportación se realiza con un nanodispositivo que consiste en en una cadena de átomos artificiales o puntos cuánticos, por la que se propagan los electrones.

Así lo explica Gloria Platero, que trabaja en el Instituto de Materiales de Madrid: “Esa transferencia se haría mediante pulsos eléctricos adiabáticos (es decir, de baja frecuencia) aplicados a las barreras de túnel que conectan los puntos cuánticos”. La pega de los protocolos adiabáticos es que son demasiado lentos, lo cual aumenta la probabilidad de que el electrón interaccione con su entorno y su estado electrónico se altere. Para solventar el problema, los investigadores han aplicado un modelo teórico, basado en ingeniería inversa, que acelera el proceso y logra aislar a los electrones del medio.

Los científicos del CSIC indican que ya se han llegado a desarrollar cadenas de hasta 12 átomos artificiales, acoplados entre sí mediante barreras electrostásticas. A través de ellas, los electrones se propagan gracias a un efecto túnel resonante. “Los procesadores cuánticos, que requieren mantener intacta la transferencia de datos a largas distancias, podrían beneficiarse de este trabajo “, ha valorado Gloria Platero. 

Más información: Yue Ban, Xi Chen, Gloria Platero. Fast long-range charge transfer in quantum dot arrays. Nanotechnology. 29, 505201 (2018).