Físicos de Oxford desbloquean dos nuevas formas de control cuántico con un solo ion atrapado

¿Por qué es importante? El quadsqueezing proporciona una perilla de ajuste más sensible para la metrología cuántica, porque las correlaciones de orden superior pueden superar el límite cuántico estándar por márgenes más amplios. También abre un camino hacia la ingeniería de estados cuánticos complejos que sirven como bloques de construcción para la computación cuántica tolerante a fallos y la próxima generación de sensores .

Gatos de Schrödinger construidos desde lo extraño, no desde lo simple

El segundo avance llegó en junio de 2026 en Physical Review X. Los estados de superposición cuántica —a menudo llamados estados de gato de Schrödinger— suelen ensamblarse a partir de paquetes de onda en estado coherente ordinarios, el análogo cuántico más cercano a una órbita clásica. Sin embargo, el equipo de Oxford se planteó una pregunta diferente: ¿y si cada parte de la superposición fuera en sí misma intrínsecamente no clásica?

Usando el movimiento de un solo ion atrapado, los investigadores construyeron superposiciones en las que los dos componentes superpuestos eran estados comprimidos, configuraciones cuánticas donde la incertidumbre ya está redistribuida de una manera contraintuitiva. Al programar el estado del ion con alta precisión, esculpieron superposiciones complejas y asimétricas que no se habían podido lograr antes .

El método otorga a los físicos un control programable sobre la forma y las propiedades del estado de gato. En los estados de gato convencionales, la incertidumbre cuántica parece idéntica en ambas ramas; aquí difiere, creando una estructura de interferencia más rica que podría aprovecharse para la corrección de errores y pruebas fundamentales de la mecánica cuántica .

¿Por qué es importante? La corrección de errores cuánticos se basa en codificar información a través de estados que sean robustos frente al ruido. Generar superposiciones a partir de componentes no clásicos, como los estados comprimidos, podría producir cúbits lógicos inherentemente más resistentes. El trabajo también afina el banco de pruebas para preguntas fundamentales sobre la decoherencia y la transición cuántico-clásica .

¿Por qué un solo ion atrapado?

Ambos avances comparten un escenario común: un solo ion atrapado —probablemente un isótopo de calcio o estroncio— mantenido casi inmóvil por campos eléctricos de radiofrecuencia. Un ion atrapado combina dos sistemas cuánticos diferentes: un estado electrónico interno bien aislado que actúa como un cúbit, y modos de movimiento que pueden enfriarse con láser hasta el estado fundamental cuántico. Esta naturaleza dual convierte a los iones en una plataforma ideal para generar y analizar estados cuánticos complejos .

Un dato crucial es que el Grupo de Trampa de Iones de Oxford (Oxford Ion Trap Group) lleva años refinando esta plataforma. En junio de 2025, el mismo grupo estableció un récord mundial de fidelidad de puerta de un solo cúbit, logrando una tasa de error de solo 0,000015 % , o un error en 6,7 millones de operaciones . Ese control extremo sobre los cúbits individuales es la base que hizo posibles los resultados de quadsqueezing y estados de gato de 2026.

Ni el quadsqueezing ni los estados de gato programables aparecerán mañana en un ordenador cuántico comercial. Pero juntos llenan dos vacíos diferentes en la caja de herramientas cuántica: uno proporciona un camino más rápido y limpio hacia el entrelazamiento de alto orden para la detección y la metrología, mientras que el otro ofrece una nueva forma de esculpir la información para la corrección de errores. Ambos demuestran que un solo ion bien controlado sigue siendo una de las plataformas más versátiles para explorar —y explotar— las reglas más profundas de la física cuántica.