Una forma especial de luz hecha con una antigua piedra preciosa de Namibia podría ser la clave para nuevas computadoras cuánticas basadas en luz que podrían resolver misterios científicos de larga data, según una nueva investigación dirigida por la Universidad de St Andrews.

La investigación, realizada en colaboración con científicos de la Universidad de Harvard en EE.UU., la Universidad Macquarie en Australia y la Universidad de Aarhus en Dinamarca y publicada en Materiales de la naturalezautilizó un óxido cuproso extraído naturalmente (Cu_dosO) piedra preciosa de Namibia para producir polaritones Rydberg, las partículas híbridas de luz y materia más grandes jamás creadas.

Los polaritones de Rydberg cambian continuamente de luz a materia y viceversa. En los polaritones de Rydberg, la luz y la materia son como las dos caras de una moneda, y el lado de la materia es lo que hace que los polaritones interactúen entre sí.

Esta interacción es crucial porque es lo que permite la creación de simuladores cuánticos, un tipo especial de computadora cuántica, donde la información se almacena en bits cuánticos. Estos bits cuánticos, a diferencia de los bits binarios de las computadoras clásicas que solo pueden ser 0 o 1, pueden tomar cualquier valor entre 0 y 1. Por lo tanto, pueden almacenar mucha más información y realizar múltiples procesos simultáneamente.

Esta capacidad podría permitir que los simuladores cuánticos resuelvan importantes misterios en física, química y biología, por ejemplo, cómo hacer superconductores de alta temperatura para los trenes de alta velocidad, cómo se podrían hacer fertilizantes más baratos para resolver el hambre mundial, o cómo se pliegan las proteínas, facilitando la producción de medicamentos más efectivos.

El líder del proyecto, Dr. Hamid Ohadi, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, dice que «hacer un simulador cuántico con luz es el santo grial de la ciencia. Hemos dado un gran salto hacia eso al crear los polaritones de Rydberg, el ingrediente clave». .»

Para crear polaritones Rydberg, los investigadores atraparon la luz entre dos espejos altamente reflectantes. Luego, se diluyó y pulió un cristal de óxido cuproso de una piedra extraída en Namibia en una placa de 30 micrómetros de espesor (más delgada que un cabello humano) y se colocó entre los dos espejos para hacer polaritones de Rydberg 100 veces más grandes que nunca antes.

Uno de los principales autores Dr. Sai Kiran Rajendran, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, dice que «comprar la piedra en eBay fue fácil. El desafío fue hacer polaritones de Rydberg que existen en una gama de colores extremadamente estrecha».

Actualmente, el equipo está refinando aún más estos métodos para explorar la posibilidad de hacer circuitos cuánticos, que son el próximo ingrediente para simuladores cuánticos.