Demostración de una compuerta lógica CNOT cuántica incondicional entre dispositivos de qubits de diamante remotos. El sistema usa espines nucleares de Carbono-13 como qubits y centros NV para generar entrelazamiento remoto. Se crea un estado de Greenberger-Horne-Zeilinger de 4 partículas entre nodos, avanzando hacia redes cuánticas modulares.
Introducción
La computación cuántica distribuida — donde múltiples procesadores cuánticos remotos cooperan para ejecutar algoritmos — requiere la capacidad de realizar operaciones lógicas entre qubits ubicados en nodos físicamente separados. La teleportación cuántica de compuertas lógicas es el protocolo estándar para lograr esto, pero su implementación incondicional (sin post-selección de resultados) en hardware de estado sólido había permanecido como un desafío fundamental.
Desarrollo
El equipo de Delft utilizó dos nodos cuánticos basados en centros de nitrógeno-vacancia (NV) en diamante, separados por una distancia de varios metros. Cada nodo contiene un espín electrónico NV (usado para generar entrelazamiento fotónico entre nodos) y múltiples espines nucleares de C-13 (usados como qubits de memoria de larga coherencia). Mediante un protocolo de destilación de entrelazamiento y teleportación de compuertas, se implementó una operación CNOT incondicional entre qubits nucleares en los dos nodos remotos, creando adicionalmente un estado GHZ de 4 partículas distribuido entre los dos nodos.
Conclusiones
Este resultado representa un hito en la computación cuántica distribuida y las redes cuánticas. La implementación incondicional elimina la necesidad de post-selección, haciendo el protocolo escalable para arquitecturas de red cuántica modular. Los resultados abren el camino hacia el internet cuántico, donde nodos de procesamiento cuántico distribuidos por todo el mundo podrán cooperar en la resolución de problemas computacionales que superan las capacidades de cualquier procesador cuántico individual.