Científicos han logrado entrelazar cuánticamente hasta 27 espines nucleares de átomos de fósforo en un cristal de silicio. Este hito representa el mayor número de cúbits de espín nuclear entrelazados hasta la fecha en un material sólido, superando los límites anteriores y demostrando la viabilidad de usar estos sistemas para la computación cuántica. El experimento se realizó a temperaturas criogénicas y bajo un campo magnético, utilizando pulsos de microondas y radiofrecuencia para manipular los espines nucleares y electrónicos.

El entrelazamiento multipartícula es un recurso fundamental para la computación cuántica, la simulación cuántica y la metrología de precisión. Los espines nucleares son atractivos como cúbits debido a sus largos tiempos de coherencia, que pueden extenderse por horas o incluso días. Sin embargo, su débil acoplamiento al entorno y entre sí, que les confiere esta coherencia, también dificulta su manipulación y entrelazamiento. Este trabajo aborda directamente este desafío al demostrar un control preciso sobre un sistema de múltiples espines nucleares en un entorno de estado sólido.

Para lograr el entrelazamiento, el equipo utilizó un cúbit de espín electrónico de un átomo de fósforo como intermediario para mediar la interacción entre los espines nucleares. Mediante secuencias de pulsos cuidadosamente calibradas, pudieron generar estados entrelazados de hasta 27 espines nucleares, verificando el entrelazamiento a través de la reconstrucción tomográfica de los estados cuánticos. La fidelidad de los estados entrelazados generados se mantuvo alta, lo que es crucial para aplicaciones prácticas.

Este avance abre nuevas vías para el desarrollo de procesadores cuánticos escalables basados en espines nucleares en silicio, un material bien establecido en la industria de los semiconductores. La capacidad de entrelazar un número tan elevado de cúbits con alta fidelidad es un paso crucial hacia la construcción de ordenadores cuánticos tolerantes a fallos y la exploración de fenómenos cuánticos complejos en sistemas de muchos cuerpos. Los próximos pasos incluirán el aumento del número de cúbits entrelazados y la implementación de algoritmos cuánticos más sofisticados.