Realización de un nodo multi-ión libre de crosstalk para redes cuánticas de larga distancia

Los iones atómicos atrapados constituyen una de las principales plataformas físicas para construir nodos repetidores cuánticos y realizar redes cuánticas a gran escala. En una red cuántica de iones atrapados de larga distancia, es esencial tener qubits de doble tipo libres de crosstalk: un tipo, llamado qubit de comunicación, para establecer una interfaz de entrelazamiento con fotones de telecomunicación; y el otro tipo, llamado qubit de memoria, para almacenar información cuántica inmune a la dispersión de fotones bajo intentos de entrelazamiento. Aquí, informamos sobre la primera implementación experimental de un nodo de red cuántica compatible con telecomunicaciones y libre de crosstalk basado en dos iones atrapados de ^40Ca^+. El qubit de memoria se codifica en un nivel metastable de larga duración para evitar el crosstalk con el qubit de comunicación codificado en otro subespacio de la misma especie de ion, y se emplea un módulo de conversión de longitud de onda cuántica para generar entrelazamiento ion-fotón a través de una fibra de 12 km de manera heraldada. Nuestro trabajo, por lo tanto, constituye un paso importante hacia la realización de repetidores cuánticos y redes cuánticas de larga distancia.