Hacia el teletransporte cuántico

El control de sistemas físicos microscópicos ya se ha demostrado con éxito en numerosos experimentos, en particular en el campo de la óptica cuántica. El interés de la investigación se centra, actualmente, en lograr el control mecánico-cuántico también a estala macroscópica.

Unos sistemas que podrían servir para este fin son los osciladores mecánicos. El proyecto «Optomechanical entanglement and teleportation» (OMENT), financiado por la Unión Europea, se estableció con el fin de demostrar el control cuántico de un oscilador mecánico de tamaño micrométrico y utilizarlo para una aplicación de información cuántica vital: el teletransporte.

OMENT pretendía preparar estados mecánicos de baja entropía como el estado fundamental de un oscilador optomecánico. A partir de ello, los científicos querían crear y verificar estados optomecánicos entrelazados. Dichos estados solo aparecen en la mecánica cuántica y son el recurso para numerosas aplicaciones de información cuántica. El entrelazamiento optomecánico obtenido se utilizaría para teletransportar información.

Los nuevos protocolos optomecánicos incluían sugerencias para implementar esquemas de entrelazamiento optomecánico, teletransporte y enfriamiento ultrarrápido en el régimen óptico pulsado.

Un paso decisivo de OMENT fue utilizar osciladores mecánicos con factores Q elevados (pérdidas de energía menores) de hasta 10^7 a bajas temperaturas. Los científicos investigaron un nuevo sistema material basado en el fosfuro de galio e indio (InGaP) para resonadores mecánicos de membrana. Esto permitió la integración sencilla y monolítica de membranas aplicadas con las que se podría obtener un acoplamiento de fotones únicos muy intenso.

Se dedicó un esfuerzo muy importante a lograr dos sistemas optomecánicos de cavidad estable a bajas temperaturas en un refrigerador de dilución y un criostato de flujo de helio.

Los osciladores mecánicos controlados cuánticamente amplían los regímenes físicos del procesamiento de la información hasta donde los efectos cuánticos son relevantes a escalas macroscópicas. Además, también se están diseñando dispositivos de medición ultrasensibles limitados cuánticamente.

Los avances del proyecto contribuyeron de forma importante a hacer realidad un conjunto de parámetros experimentales que, en última instancia, podrían permitir observar el entrelazamiento cuántico optomecánico entre un campo láser y un oscilador micromecánico. Los hallazgos de este proyecto se han divulgado en numerosas publicaciones arbitradas.