Los cubits más robustos ante la decoherencia son los implementados en estado sólido usando diamante. Su único problema es que teletransportar su estado (la única manera de copiar el estado de un cubit sin violar el teorema de no clonación) es muy difícil. Se publica en Science el teletransporte del estado entre dos cubits de diamante en una distancia de tres metros. Para ello se utilizan fotones entrelazados a los cubits que actúan como mediadores. Gracias a este resultado la tecnología de cubits se pone en cabeza como la más prometedora para los futuros ordenadores cuánticos y sistemas de información cuántica en general.
El artículo técnico es W. Pfaff et al., “Unconditional quantum teleportation between distant solid-state quantum bits,” Science, AOP 29 May 2014 [DOI].
Los cubits (bits cuánticos) en diamante se implementan gracias a incrustar átomos individuales de nitrógeno (que actúan como vacantes) en una fina capa de diamante ultrapuro obtenida mediante deposición química por vapor. El entrelazamiento de estos cubits con fotones requiere un complejo sistema de cuatro láseres, dos rojos a 637 nm, uno verde a 532 nm y otro amarillo a 575 nm. El protocolo cuántico de teletransporte a ejecutar es conceptualmente sencillo (como muestra la figura que abre esta entrada) pero muy complicado de ejecutar.
Antes de la preparación del estado a teletransportar, el protocolo requiere entrelazar los cubits de diamante con fotones tanto en el emisor (Alice) como en el receptor (Bob). Este proceso tiene una alta tasa de fallos; cada intento requiere 10 μs y la probabilidad de éxito es de ~ 10−7. Una vez logrado llega la parte menos difícil, se prepara el estado de Alice, se realiza una medida de Bell (aplicando dos veces una puerta cuántica CNOT que rota el estado de Alice dos veces sobre el mismo eje), se realiza una operación de prealimentación (feed-forward) en el cubit de Bob y el teletransporte queda consumado.
Parece fácil, pero técnicamente todas las operaciones a realizar son muy delicadas y las probabilidades de éxito de cada una son muy bajas. Por ello la tasa de fallo es enorme. Sin embargo, en un futuro se espera que se realicen mejoras en todas ellas que permitirán tasas de fallo “razonables” para una implementación práctica de este protocolo. Cada día los cubits implementados en diamante muestran sus grandes ventajas y se acercan a la pole position de la carrera hacia el primer ordenador cuántico de interés práctico.
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