por Edd Gent
Las computadoras cuánticas podrían cambiar el mundo, pero primero tenemos que averiguar cómo construir unas que sean lo suficientemente grandes como para estar a la altura de este potencial. Un nuevo avance en la capacidad de conectar qubits distantes podría mostrar un camino a seguir.
La mayor parte del progreso que acapara los titulares en la computación cuántica hasta ahora ha sido liderado por empresas como Google e IBM, que están tratando de construir supercomputadoras cuánticas masivas, enfriadas criogénicamente, que ocupan sótanos enteros.
Este enfoque nos ha permitido escalar desde el puñado de qubits con los que los investigadores estaban experimentando hace una década hasta procesadores que ahora se acercan a la marca de los 100 qubits. Pero esto es todavía mucho menos de lo que se requeriría para comenzar a abordar problemas prácticos más allá de las capacidades de las computadoras convencionales, la principal promesa de la tecnología.
Aumentar significativamente la cantidad de qubits en estos dispositivos enfrenta algunos desafíos de ingeniería importantes. Los procesadores con solo decenas de qubits ya tienen el tamaño de racks de servidores, por lo que encontrar formas de exprimir miles o incluso millones de ellos en una cantidad razonable de espacio y evitar que interfieran entre sí es un problema sin resolver.
Th se ha llevado a algunos a sugerir debemos en lugar de crear una red distribuida de ordenadores cuánticos más pequeños que pueden trabajar juntos para simular una más grande. Las unidades de procesamiento individuales podrían ser mucho más simples, y podría eludir los problemas de intercomunicación y las limitaciones de espacio porque no tendrían que estar todos comprimidos en la misma ubicación.
La compensación es que coordinar una red difusa como esta sería mucho más complicado. Para hacer algo útil con dicho sistema, debe poder conectar arbitrariamente dos qubits en la red, sin importar qué tan separados estén.
Ahora, los investigadores del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania han dado los primeros pasos tentativos en esta dirección, al demostrar que pueden crear una puerta lógica cuántica compuesta por dos qubits separados por más de 60 metros.
En lugar de confiar en los qubits superconductores favorecidos por los líderes de la industria, los investigadores utilizaron átomos de rubidio individuales atrapados dentro de las cavidades ópticas. Manipularon una propiedad de los átomos conocida como “espín” para codificar información en los qubits.
Para crear su lógica cuántica puerta-sinónimo de puertas lógicas creadas por la combinación de múltiples transistores en un convencional ordenador los investigadores se basaron en un fenómeno cuántico llamado entrelazamiento, que Einste i n famoso llamado “acción fantasmal a distancia”.
Describe un proceso en el que dos partículas pueden interactuar de tal manera que sus estados cuánticos se vinculan sin importar qué tan lejos estén. Esto significa que los cambios realizados en el estado cuántico de una partícula se reflejan en la otra, y esta propiedad es un ingrediente clave tanto en las computadoras cuánticas como en la comunicación cuántica.
En un artículo publicado la semana pasada en Science , los investigadores describen disparar un solo fotón a uno de sus qubits, que lo refleja y en el proceso se enreda con él. Este fotón se lleva a continuación a lo largo de un fibe óptico 60 metros de largo r a otro qubit, que también refleja y se enreda con ella.
Esto crea un entrelazamiento de tres vías entre los dos átomos y el fotón, y luego midiendo el fotón y usando la medición como retroalimentación para cambiar el estado del primer qubit, pudieron crear una puerta lógica cuántica con una fidelidad de 85 por ciento .
Mientras que la fidelidad y la velocidad del sistema son todavía muy lejos de los alcanzados por los dispositivos del estado de la técnica, mucho de esto se debe a la configuración experimental tosco los investigadores utilizaron y deben ser posibl e mejorar .
En un acompañamiento artículo de opinión en Ciencia , David El hambre del Instituto de Tecnología de Karlsruhe sa Identificación del que ninguno de estos temas presentan barreras fundamentales, y debe ser posible escalar la idea por tanto la conexión de más unidades de procesamiento y la adición de varios átomos a cada óptico cavidad.
Los investigadores no son los únicos que sugieren la construcción de una gran supercomputadora cuántica a partir de una red de dispositivos más simples. El año pasado, la startup Universal Quantum anunció planes para construir una computadora cuántica modular a partir de una red de muchas unidades más pequeñas utilizando qubits de iones atrapados.
Estos enfoques tienen un largo camino para ponerse al día con los diseños monolíticos favorecidos por los líderes de la industria, pero la posibilidad de un futuro modular y distribuido para las computadoras cuánticas ya no parece tan descabellada.
Crédito de la imagen: Gerd Altmann de Pixabay
