Un equipo de la Universidad de Stuttgart ha batido tres récords mundiales con átomos de Rydberg, una de las plataformas físicas más prometedoras para los ordenadores cuánticos. El avance, publicado en Nature Communications, multiplica por veinte la estabilidad de estos átomos gigantes y se consiguió sin recurrir a la refrigeración con helio líquido.
Los átomos de Rydberg son versiones infladas de un átomo corriente: un electrón exterior posee tanta energía que orbita lejos del núcleo. Son varios miles de veces más grandes que los átomos normales y pueden interactuar entre sí a distancias de unos 5 micrómetros. Sobre el papel, esa separación equivale a una décima parte del grosor de un cabello humano; en el diminuto mundo atómico, es una distancia enorme.
Esa interacción a larga distancia es justo lo que busca la computación cuántica con átomos neutros. A diferencia de los qubits superconductores, que exigen temperaturas cercanas al cero absoluto, los átomos neutros atrapados con láser pueden mantenerse a temperatura ambiente y manipularse con pulsos de luz. El reto histórico era su fragilidad: los estados de Rydberg se desestabilizan con facilidad y vivían demasiado poco para resultar útiles.
Un simulador cuántico replica sistemas cuánticos complejos que resultan imposibles de resolver con ordenadores clásicos. Para que una máquina de este tipo sea útil, necesita átomos que conserven su estado el tiempo suficiente y que interactúen de forma controlable. Ahí es donde entra la estabilidad de los estados circulares de Rydberg.
Tres récords en una misma mesa óptica
El equipo del 5º Instituto de Física de Stuttgart no se conformó con una sola marca. Los investigadores firmaron a la vez el tiempo de vida más largo jamás medido en átomos de Rydberg individuales, los átomos de Rydberg circulares controlados de mayor tamaño y el almacenamiento más prolongado de este tipo de átomos en pinzas ópticas.
Para lograrlo, forzaron al electrón altamente excitado a seguir una órbita circular estable durante 11 milisegundos. Es una cifra veinte veces superior a la de estados comparables en espacio libre. Las órbitas alcanzan un diámetro de 1,1 micrómetros, unas diez mil veces más anchas que las de los átomos ordinarios. Después, atraparon los átomos con un rayo láser durante 133 milisegundos: el tercer récord.
La estabilidad extra no es cosmética: permite conservar la información cuántica durante más tiempo y controlar las interacciones entre átomos con una precisión que antes resultaba inaccesible.
“Estos récords abren nuevas posibilidades para hacer más potentes los simuladores cuánticos, ejecutar más computaciones y controlar sistemas cuánticos con mayor precisión”, explica Einius Pultinevicius, investigador doctoral del grupo de Florian Meinert.
El escudo térmico que jubila al helio líquido
Quizá lo más sorprendente no sean las marcas, sino el camino para alcanzarlas. Los experimentos con átomos de Rydberg solían exigir refrigeración extrema con helio líquido porque cualquier radiación de microondas ambiental podía desestabilizar los estados electrónicos. Este equipo trabajó a temperatura ambiente.
La clave consistió en refinar una idea física de los años ochenta: blindar los átomos frente a la radiación térmica con paredes metálicas especiales. Colocaron la muestra entre dos placas transparentes y conductoras que suprimen las microondas parásitas. Incluso una habitación aparentemente silenciosa contiene superficies que emiten microondas invisibles capaces de destruir estados cuánticos delicados.
“Nuestros resultados muestran que los átomos de Rydberg extremadamente longevos son posibles incluso a temperatura ambiente. Hemos refinado un concepto bien conocido de la física para utilizarlo en plataformas cuánticas modernas”, declara Florian Meinert, líder del grupo en el 5º Instituto de Física.
El mérito técnico está precisamente ahí: convertir un concepto teórico añejo en una herramienta práctica. No se trata solo de batir marcas, sino de demostrar que la estabilidad prolongada no exige instalaciones criogénicas costosas, lo que simplifica los futuros experimentos.
Por qué 133 milisegundos son una eternidad cuántica
Para un humano, 133 milisegundos son apenas un parpadeo. Para un estado cuántico, ese lapso equivale a un horizonte operativo. Me interesa este contraste porque resume la importancia del trabajo de Stuttgart: en las plataformas cuánticas, cada fracción adicional de estabilidad relaja las exigencias de la corrección de errores. Disponer de más de cien milisegundos da margen para ejecutar secuencias de puertas lógicas sin que el sistema colapse a mitad de camino.
El estudio ha pasado la revisión por pares de Nature Communications, lo que otorga solidez a las cifras. Aun así, conviene ser prudente: un récord de laboratorio no es todavía un ordenador cuántico funcional. Falta demostrar que estos átomos circulares pueden integrarse con puertas de uno y dos qubits, escalarse a cientos o miles de trampas ópticas y mantener la coherencia cuando se manipulan en conjunto. El propio equipo lo sitúa como la siguiente frontera.
Con los resultados sobre la mesa, Stuttgart dispone de una plataforma experimental única para afrontar ese reto. El 5º Instituto de Física forma parte del Centro de Fotónica Cuántica Carl Zeiss y del Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica Integrada IQST. Su línea de investigación combina gases cuánticos dipolares, supersolidez y sistemas de Rydberg térmicos. Esa base, sumada al blindaje térmico, coloca al grupo en posición de demostrar si la estabilidad récord se traduce en puertas cuánticas más fiables y en sensores cuánticos de mayor precisión.
Yo seguiré atento a esa demostración. Si llega, no será un titular de tres récords, sino el primer bloque sólido de una computación cuántica menos frágil.
🔬 Ficha del Descubrimiento
- Qué se ha descubierto: Récords mundiales de vida útil, tamaño y tiempo de almacenamiento de átomos de Rydberg circulares a temperatura ambiente.
- Dónde: Laboratorio del 5º Instituto de Física de la Universidad de Stuttgart, Alemania.
- Institución responsable: Universidad de Stuttgart, 5º Instituto de Física; estudio publicado en Nature Communications.
- Cuándo: Resultados publicados en Nature Communications en 2026.
- Impacto a futuro: Facilita simuladores cuánticos más potentes, ordenadores con menos errores y sensores cuánticos de alta precisión.
