Los científicos han dado un paso importante hacia el desarrollo de computadoras lo suficientemente avanzadas para simular fenómenos naturales complejos a nivel cuántico. Si bien este tipo de simulaciones son demasiado engorrosas o absolutamente imposibles de manejar para las computadoras clásicas, los sistemas de computación cuántica basados en fotónica podrían proporcionar una solución.
Un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Hajim de la Universidad de Rochester desarrolló un nuevo sistema de simulación cuántica óptica a escala de chip que podría ayudar a que dicho sistema sea factible. El equipo, dirigido por Qiang Lin, profesor de ingeniería eléctrica e informática y óptica, publicó sus hallazgos en Fotónica de la naturaleza.
El equipo de Lin ejecutó las simulaciones en un espacio sintético que imita el mundo físico al controlar la frecuencia o el color de los fotones cuánticos entrelazados a medida que transcurre el tiempo. Este enfoque difiere de los métodos informáticos tradicionales basados en la fotónica en los que se controlan las rutas de los fotones y también reduce drásticamente la huella física y los requisitos de recursos.
«Por primera vez, hemos podido producir un cristal sintético correlacionado cuánticamente», dice Lin. «Nuestro enfoque amplía significativamente las dimensiones del espacio sintético, lo que nos permite realizar simulaciones de varios fenómenos a escala cuántica, como caminatas aleatorias de fotones entrelazados cuánticos».
Los investigadores dicen que este sistema puede servir como base para simulaciones más complejas en el futuro.
«Aunque los sistemas que se simulan se comprenden bien, este experimento de prueba de principio demuestra el poder de este nuevo enfoque para escalar a simulaciones y tareas de cómputo más complejas, algo que estamos muy entusiasmados de investigar en el futuro», dice Usman Javid. ’23 PhD (óptica), el autor principal del estudio.
Otros coautores del grupo de Lin incluyen a Raymond Lopez-Rios, Jingwei Ling, Austin Graf y Jeremy Staffa.
El proyecto fue apoyado con fondos de la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina Conjunta de Ciencia y Tecnología para la Defensa Química y Biológica de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.
