Un equipo de investigación ha logrado generar y manipular estados de clúster cuánticos (entangled cluster states) en el rango de microondas utilizando un metamaterial compuesto por un conjunto de uniones Josephson. Este avance representa un paso significativo hacia la computación cuántica basada en microondas y la comunicación cuántica, al permitir la creación de recursos cuánticos complejos y programables. Los estados de clúster son un tipo de estado cuántico multipartito altamente entrelazado, crucial para modelos de computación cuántica basados en mediciones, donde las operaciones lógicas se realizan mediante mediciones de qubits individuales en el estado entrelazado.

El sistema desarrollado consiste en una red de resonadores superconductores acoplados, donde cada resonador incorpora una unión Josephson. Estas uniones actúan como elementos no lineales y sintonizables, permitiendo controlar las propiedades cuánticas del sistema. La programabilidad se consigue ajustando los parámetros de las uniones Josephson, lo que permite reconfigurar la topología del entrelazamiento y las propiedades de los estados de clúster generados. Este enfoque ofrece una plataforma escalable y versátil para explorar la física de muchos cuerpos cuánticos y desarrollar nuevas arquitecturas para el procesamiento de información cuántica.

La demostración experimental incluyó la generación de estados de clúster de hasta varios qubits, verificando su entrelazamiento y sus propiedades topológicas mediante tomografía cuántica. La fidelidad de los estados generados y la capacidad de programar diferentes configuraciones de entrelazamiento abren la puerta a la implementación de algoritmos cuánticos complejos y a la exploración de fenómenos cuánticos emergentes en sistemas de materia condensada. Este trabajo subraya el potencial de los metamateriales de microondas como una plataforma robusta para la ingeniería de estados cuánticos a gran escala.