El cromuro de sulfuro de cromo podría revolucionar la computación cuántica con estados cuánticos más estables y duraderos.
Un grupo de científicos ha logrado almacenar información cuántica en una sola dimensión utilizando un material conocido como cromuro de sulfuro de cromo (CrSBr), lo que podría representar un gran avance para el futuro de la computación cuántica y la tecnología de sensores.
Publicado el 19 de febrero en Nature Materials, el estudio demuestra que este material cuántico permite controlar excitones —cuasipartículas fundamentales en dispositivos cuánticos— mediante impulsos de luz infrarroja ultrarrápidos, y lo más importante: reducir drásticamente la decoherencia cuántica, el principal obstáculo para que la computación cuántica sea viable a gran escala.
Qué hace especial al cromuro de sulfuro de cromo
Este material se compone de capas atómicas delgadas similares a la masa filo (hojas muy finas superpuestas). Lo que lo hace único es que puede almacenar información de múltiples formas:
- A través de cargas eléctricas
- Por medio de fotones
- Usando magnetismo (spin electrónico)
- Incluso con fonones (vibraciones similares al sonido)
Además, el CrSBr es magnético a bajas temperaturas (menos de 132 K), lo que permite alinear los electrones capa por capa y crear un patrón de magnetización alterno, clave para controlar los excitones.
Información cuántica en una sola dimensión
Los exciton son pares formados por un electrón y su “hueco” (la ausencia que deja cuando es excitado). En el CrSBr, estos excitones pueden alinearse en una sola dirección cuando el material se encuentra en su estado más delgado: una sola capa atómica.
Esta confinación unidimensional hace que los excitones sean menos propensos a colisionar y perder su información cuántica, alargando drásticamente la vida útil de los estados cuánticos.
Controlando excitones con luz
El equipo de investigadores disparó pulsos de luz infrarroja ultrarrápidos (de solo 20 cuatrillonesimas de segundo) para generar excitones, y luego aplicó un segundo láser para cambiar su estado energético.
El resultado fue sorprendente: los excitones mostraron diferentes estados dependiendo de la dirección del láser, revelando así una nueva forma de control cuántico direccional.
Rupert Huber, coautor del estudio y profesor de física aplicada en la Universidad de Ratisbona (Alemania), declaró:
“El orden magnético es un nuevo control para moldear excitones y sus interacciones. Esto podría cambiar las reglas del juego para la electrónica y la tecnología de la información del futuro.”
Aplicaciones futuras: del fotón al electrón
Los investigadores ahora buscan comprobar si los excitones pueden convertirse en excitaciones magnéticas en el spin electrónico del material.
Esto permitiría convertir información cuántica entre distintas partículas subatómicas, como:
- Fotones (para transmitir información)
- Electrones (para procesar información)
- Magnetismo (para almacenar información)
- Fonones (para modular señales y frecuencias)
Según Mackillo Kra, coautor y profesor de ingeniería eléctrica y computación en la Universidad de Michigan: “La visión a largo plazo es construir máquinas cuánticas que integren todas estas propiedades en un solo dispositivo.”