Una innovadora memoria cuántica, basada en «jaulas de luz» impresas en 3D, está redefiniendo el almacenamiento de información cuántica. Investigadores de destacadas instituciones alemanas, como la Humboldt-Universität zu Berlin, han presentado esta tecnología crucial para la futura internet cuántica, según ScienceDaily en enero de 2026.
Este avance promete superar los desafíos actuales de la comunicación cuántica a larga distancia. Los sistemas de comunicación cuántica actuales enfrentan una limitación crítica: la pérdida de señal en distancias extensas. Las memorias cuánticas son esenciales para crear repetidores cuánticos, permitiendo que la información salte a través de una red mediante el intercambio de entrelazamiento, en lugar de desvanecerse.
Este estudio, publicado en Light: Science & Applications, destaca cómo estructuras nanofabricadas, llenas de vapor atómico, consolidan luz y átomos en un chip. La plataforma resultante está diseñada para una escalabilidad sin precedentes y una integración fluida en sistemas fotónicos cuánticos, un paso fundamental hacia una infraestructura cuántica global.
La ingeniería detrás de las jaulas de luz 3D
Las jaulas de luz son guías de onda de núcleo hueco diseñadas para conducir la luz eficientemente. Permiten un acceso directo al espacio interior, una ventaja significativa sobre las fibras convencionales que tardan meses en llenarse con vapor atómico. La estructura abierta de estas jaulas reduce el proceso de llenado a solo unos días, sin comprometer el rendimiento óptico.
Se fabrican utilizando litografía de polimerización de dos fotones con sistemas comerciales de impresión 3D. Este enfoque permite imprimir directamente intrincadas guías de onda en chips de silicio con alta precisión, crucial para la internet cuántica. Una capa protectora evita reacciones químicas con el cesio.
Las pruebas revelaron que no hubo signos de degradación incluso después de cinco años de funcionamiento, subrayando la estabilidad a largo plazo del sistema. «Creamos una estructura guía que permite una rápida difusión de gases y fluidos dentro de su núcleo», explicó el equipo de investigación, «con la versatilidad y reproducibilidad proporcionadas por el proceso de nanoimpresión 3D».
Esta capacidad de producción asegura una verdadera escalabilidad de la plataforma. Permite la fabricación de guías de onda tanto dentro del chip como entre chips, produciendo múltiples unidades con el mismo rendimiento. La conversión de pulsos de luz entrantes en excitaciones colectivas de átomos es un proceso clave que ocurre dentro de estas jaulas, y un láser de control libera la luz almacenada.
Implicaciones para la red y computación cuántica
En una demostración crucial, los investigadores lograron almacenar pulsos de luz muy débiles, con pocos fotones, durante cientos de nanosegundos. Se anticipa que esta aproximación podrá extenderse para almacenar fotones individuales por muchos milisegundos, lo que sería un avance monumental para la memoria cuántica.
Otro hito fue la integración de múltiples memorias de jaulas de luz en un solo chip. Las mediciones mostraron que diferentes jaulas con el mismo diseño ofrecieron un rendimiento de almacenamiento casi idéntico. Esta consistencia es vital para sistemas cuánticos escalables, demostrada en dos dispositivos separados en el mismo chip.
La robusta reproducibilidad se atribuye a la precisión del proceso de nanoimpresión 3D. Las variaciones dentro de un solo chip se mantuvieron por debajo de los 2 nanómetros, mientras que las diferencias entre chips no superaron los 15 nanómetros. Este control riguroso es fundamental para el multiplexado espacial.
El multiplexado espacial es una técnica que podría aumentar drásticamente el número de memorias cuánticas operando juntas en un dispositivo. Las memorias cuánticas de jaulas de luz abordan varios desafíos persistentes en la tecnología cuántica. En las redes de repetidores cuánticos, podrían sincronizar múltiples fotones individuales al mismo tiempo.
Esto aumentaría considerablemente la eficiencia de la comunicación cuántica a larga distancia. En la computación cuántica fotónica, estas memorias proporcionan un almacenamiento controlado de información, abriendo nuevas posibilidades.
La capacidad de construir componentes cuánticos con tal precisión y escalabilidad marca un punto de inflexión. Este avance acerca la visión de una internet cuántica global y de computadoras cuánticas más potentes, transformando radicalmente la forma en que procesamos y transmitimos información en el futuro. Es un paso concreto hacia la materialización del inmenso potencial cuántico.
