Físicos alemanes atrapan átomos individuales durante dos horas en un avance de computación cuántica

Físicos del Max-Planck-Institut für Quantenoptik en Garching, Alemania, han demostrado un tiempo de vida de atrapamiento limitado por el vacío de más de 7.000 segundos —aproximadamente dos horas— para átomos individuales de estroncio-88 mantenidos en una matriz de pinzas ópticas, estableciendo un nuevo récord para átomos neutros en potenciales ópticos.arxiv

Un camino más sencillo hacia el atrapamiento ultralargo

El resultado, publicado en el servidor de preimpresiones arXiv el 14 de julio, supera una compensación de larga data entre la accesibilidad óptica y el tiempo de almacenamiento de átomos que ha limitado la escala de los procesadores cuánticos de átomos neutros. Dirigido por investigadores como Johannes Zeiher e Immanuel Bloch, el equipo logró la hazaña utilizando un diseño de criostato relativamente simple que mantiene un acceso óptico completo a los átomos sin requerir recintos criogénicos complejos u ópticas dentro del vacío.arxiv

El aparato combina una cámara de vacío de titanio de grado 2 horneable con una punta fría enfriada a 4 kelvin, que actúa como una criobomba para el hidrógeno residual, la fuente dominante de gas de fondo que limita la vida útil de los átomos a temperatura ambiente. Fundamentalmente, la punta fría se sitúa a unos 30 centímetros de la matriz de pinzas, pero aun así produce una reducción pronunciada en la presión de vacío en el sitio de atrapamiento. El equipo también descubrió que no hubo degradación de la vida útil de la trampa con el aumento de la potencia del láser, eliminando un posible cuello de botella para escalar a decenas de miles de átomos atrapados.arxiv

Sebastian Blatt y Johannes Zeiher, ambos cofundadores de la startup de computación cuántica PlanQC con sede en Múnich, se encuentran entre los autores del artículo.arxiv

Grupo de Berlín aborda las interacciones átomo-superficie

En un avance separado publicado en Nature Photonics, investigadores de la Humboldt-Universität zu Berlin demostraron una trampa nanofotónica híbrida que utiliza fuerzas electrostáticas superficiales naturales cerca de una fibra de vidrio ultrafina para mantener átomos fríos. El enfoque duplicó el tiempo de retención de átomos y extendió diez veces el almacenamiento de información cuántica en comparación con experimentos nanofotónicos anteriores.linkedin+1

Implicaciones para la computación cuántica escalable

Ambos resultados abordan un desafío central en la computación cuántica de átomos neutros: mantener los cúbits estables el tiempo suficiente para realizar operaciones cada vez más complejas. El grupo Max-Planck estima que su plataforma podría permitir el ensamblaje de matrices de átomos libres de defectos que contengan varias decenas de miles de átomos, con un camino realista hacia superar los 100.000. Los avances se producen a medida que el campo en general se ha acelerado rápidamente, con una colaboración entre Harvard y el MIT que demostró una matriz de átomos neutros de 3.000 cúbits funcionando continuamente durante más de dos horas utilizando técnicas de reposición de átomos en un trabajo publicado en Nature en 2025.phys+2