Un nuevo récord importante en computación cuántica acaba de caer, y además con mucha diferencia: un equipo de físicos ha construido una matriz con 6,100 qubits, la mayor de su clase y muy por encima del millar aproximado de qubits que incorporaban los sistemas anteriores.
El avance llega de la mano de investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech). Para crear sus qubits recurrieron a átomos de cesio, que inmovilizaron mediante un sofisticado entramado de láseres. Estos láseres actuaban como “pinzas” (tweezers) para mantener los átomos lo más estables posible.
Qubits y superposición en computación cuántica: por qué importan 6,100 qubits de átomos neutros de cesio
A diferencia de los bits clásicos de los ordenadores tradicionales, los qubits se basan en lo que se conoce como superposición: no se limitan a estados binarios de 1 o 0, sino que pueden ocupar una distribución de probabilidades que permite algoritmos capaces de abordar problemas considerados fuera del alcance de los métodos de computación convencionales.
Ahora bien, para que los algoritmos cuánticos resulten realmente prácticos, harán falta muchos qubits. Una de las razones de construir matrices tan grandes es la corrección de errores, que ayuda a compensar la fragilidad inherente del qubit al aportar “redundancia” con la que verificar el funcionamiento de la máquina.
"Este es un momento emocionante para la computación cuántica con átomos neutros", afirma el físico Manuel Endres. "Ahora podemos ver un camino hacia grandes ordenadores cuánticos con corrección de errores. Los bloques de construcción ya están en su sitio."
Qué mejoras técnicas han permitido el salto de escala
Este incremento en el número de qubits no se debe a un único descubrimiento decisivo, sino a una cadena de avances de ingeniería en varios frentes esenciales, desde las pinzas láser hasta la cámara de vacío de ultraalto (presión muy baja) utilizada en el montaje.
La estabilidad también ha sido un obstáculo habitual en los sistemas de computación cuántica. En esta nueva matriz, las innovaciones implementadas lograron mantener los qubits en estado de superposición durante casi 13 segundos, casi diez veces más de lo que habían conseguido configuraciones anteriores.
Además, los qubits individuales pudieron manipularse con una precisión del 99.98 por ciento, lo que fija una referencia destacada en materia de programabilidad dentro de la tecnología cuántica.
"A menudo se piensa que, a gran escala, con más átomos, se sacrifica la precisión, pero nuestros resultados demuestran que podemos lograr ambas cosas", señala el físico Gyohei Nomura.
"Los qubits no sirven sin calidad. Ahora tenemos cantidad y calidad."
El siguiente paso: del almacenamiento al procesamiento mediante entrelazamiento
Para que los ordenadores cuánticos se conviertan en una alternativa práctica a los superordenadores modernos, se necesitarán más qubits y niveles de estabilidad aún mayores. La comunidad experta está atacando el problema desde distintos enfoques, por lo que los récords de ciertos tipos de ordenador cuántico no siempre se trasladan directamente a otros.
A continuación, el equipo tendrá que centrarse en aprovechar el entrelazamiento, que permitirá al sistema dar el salto de simplemente almacenar información a procesarla de verdad. En un futuro no demasiado lejano, estas máquinas podrían emplearse para descubrir nuevos materiales, nueva materia y leyes fundamentales de la física.
"Es emocionante que estemos creando máquinas que nos ayuden a aprender sobre el Universo de formas que solo la mecánica cuántica puede enseñarnos", dice la física Hannah Manetsch.
La investigación se ha publicado en la revista Nature.
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