Un nuevo protocolo cuántico rompe los límites de detección y promete avances tecnológicos inmediatos

Investigadores de la USC desarrollan un protocolo que mejora la detección cuántica y contrarresta la decoherencia, elevando la sensibilidad hasta un 165%

Investigadores de la USC desarrollan un protocolo que mejora la detección cuántica y contrarresta la decoherencia, elevando la sensibilidad hasta un 165%

3 min lectura

Autor - Aldo Venuta Rodríguez

Estado del cúbit desintegrándose por decoherencia según la esfera de Bloch
El protocolo estabilizado contrarresta la decoherencia en cúbits, amplificando la señal de detección. Crédito: Eli Levenson-Falk/USC

En un avance crucial para la física cuántica, investigadores de la Universidad del Sur de California (USC) han demostrado un nuevo protocolo de detección que podría revolucionar la forma en que percibimos señales extremadamente débiles. Publicado en la revista Nature Communications, el estudio presenta un método que contrarresta los efectos de la decoherencia, uno de los principales obstáculos para la sensibilidad de los sensores cuánticos.

La detección cuántica aprovecha sistemas como cúbits, átomos o partículas de luz para medir fenómenos físicos con una precisión que supera a los sensores clásicos. Sin embargo, el entorno genera ruido que desordena el estado cuántico, disminuyendo la fiabilidad de las mediciones. "La decoherencia borra las señales que tratamos de detectar", explicó Eli Levenson-Falk, profesor de física, astronomía e ingeniería en la USC y autor principal del estudio.

El equipo de la USC propuso un protocolo de coherencia estabilizada que preserva temporalmente una propiedad crucial del cúbit, permitiendo que la señal de detección crezca más antes de perderse. Esta técnica, basada en la teoría desarrollada junto a Daniel Lidar y Kumar Saurav, logra estabilizar la evolución cuántica sin necesidad de retroalimentación activa ni recursos de control adicionales.

"Es como oír un susurro en medio de un concierto de rock", ilustró Matilda Hecht, estudiante de doctorado y autora principal del estudio. "Nuestro protocolo amplifica ese susurro antes de que el ruido ambiente lo ahogue".

Aplicado en un cúbit superconductor, el método proporcionó una mejora del 165% en la sensibilidad de detección en comparación con la interferometría de Ramsey, el estándar convencional. Los modelos teóricos sugieren que, en algunos sistemas, el incremento podría acercarse al 196%.

El experimento no solo muestra que la detección cuántica puede ser mejorada de manera eficiente y práctica, sino que abre la puerta a nuevas aplicaciones en imágenes médicas avanzadas, sensores gravitacionales, relojes cuánticos ultraprecisos y la investigación fundamental en física de partículas.

"Hemos demostrado que no necesitamos tecnologías exóticas o control complejo para mejorar la detección cuántica", señaló Levenson-Falk. "Existen caminos directos para extraer más información de los sistemas cuánticos actuales, y su impacto en el mundo real podría ser inmediato".

El trabajo fue financiado por instituciones como el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU., la Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación Naval. Los dispositivos experimentales fueron desarrollados en el Laboratorio Lincoln del MIT como parte del proyecto Superconducting Qubits at Lincoln Laboratory (SQUILL).

"El protocolo de coherencia estabilizada permite amplificar la señal cuántica, superando los límites tradicionales de detección en sistemas con decoherencia. Crédito: Eli Levenson-Falk/USC

Referencias: Nature Communications | Universidad del Sur de California (USC)

No hemos podido validar su suscripción.
Se ha realizado su suscripción.

Recibe el boletín de Iceebook

Las noticias más importantes del planeta, ciencia, espacio y tecnología, directamente en tu bandeja de entrada. Sin ruido, solo lo esencial.

Preguntas frecuentes

💬 Contrarresta la decoherencia, preservando la coherencia de los cúbits para mejorar la sensibilidad.
💬 Estabiliza temporalmente el estado cuántico sin necesidad de retroalimentación o control adicional.
💬 Aumentaron la eficacia de la detección hasta 1,65 veces respecto al protocolo estándar.
💬 Desde imágenes médicas avanzadas hasta relojes cuánticos y sensores de gravedad.

Continúa informándote

Luna muy cerca provocando mareas
Planeta Tierra

Hace 4.500 millones de años, la Luna causaba mareas mil veces más intensas: así pudieron dar origen a la vida

Hace 4.500 millones de años, la Luna estaba muy cerca de la Tierra y provocaba mareas 1.000 veces más fuertes, que podrían haber impulsado el origen de la vida.

Zelensky evento diplomático
El Mundo

Zelensky advierte que Putin sufrirá una derrota total si no acude a reunión en Turquía

Zelensky afirmó que Putin tiene miedo de negociar y advirtió que si no asiste al encuentro en Turquía, será una derrota total para Rusia

Infraestructura portuaria con grúas rojas y contenedores
El Mundo

Entra en vigor la rebaja arancelaria temporal entre EE.UU. y China tras cumbre en Ginebra

La reducción de aranceles entre EE.UU. y China regirá por 90 días como parte de una tregua comercial acordada en Ginebra.

Paul Wilcox inspeccionando un pasaje subterráneo
Planeta Tierra

Sedimentos ocultos en cuevas de Alaska revelan que el deshielo de hace 20.000 años alteró el clima del planeta

Sedimentos cavernícolas hallados en Alaska ofrecen la primera evidencia terrestre de pulsos de agua de deshielo durante la última edad de hielo

Profesor Taro Hitosugi
Tecnología

Japón lanza un laboratorio autónomo que reinventa la ciencia de materiales con IA y robótica

Un nuevo laboratorio digital en Japón automatiza la síntesis y análisis de materiales con robots y aprendizaje automático

Nanopartículas de escape de aeronaves
Ciencia

Nanopartículas con estructura de cebolla aparecen en los gases de escape de los aviones

Un estudio identifica nuevas nanopartículas tipo cebolla en el escape de aviones, con posibles implicaciones para la salud y el clima

Ubicación del epicentro del terremoto cerca de Tonga
El Mundo

Fuerte sismo de magnitud 6,4 sacude Tonga: se sintió a cientos de kilómetros pero no causó daños

Un terremoto profundo sacudió el suroeste del Pacífico cerca de Tonga: fue sentido en varias islas pero no generó alerta de tsunami

Fósil de Mosura fentoni
Ciencia

Descubren en Canadá un depredador marino de 506 millones de años con tres ojos y cuerpo segmentado

Un nuevo radiodonte fósil revela detalles únicos de la evolución temprana de los artrópodos en el Cámbrico.

Sismógrafo registrando actividad sísmica
El Mundo

Terremoto de magnitud 6,1 sacude el sur de Grecia y activa alerta de tsunami en Creta y Santorini

Un fuerte sismo submarino cerca de Kasos ha generado preocupación por posibles réplicas y afectaciones en las islas turísticas del mar Egeo

Erupción solar con filamento de plasma
Espacio

El Sol libera una erupción de casi un millón de kilómetros: una explosión solar que asombra desde la Tierra

Un filamento solar de 967.000 km estalla en el hemisferio norte del Sol sin apuntar hacia la Tierra, pero con un espectáculo colosal.