Los prototipos de ordenadores cuánticos que fabrican actualmente IBM, Honeywell o Google, entre otras compañías, son unos prodigios de la ingeniería. Sin embargo, tienen defectos, lo que actualmente limita mucho el abanico de aplicaciones en las que es posible utilizarlos. El más importante de todos ellos es que cometen errores y todavía no son capaces de corregirlos con eficacia. Los científicos están trabajando en la puesta a punto de sistemas avanzados de corrección de errores, y si logran su propósito llegarán los ordenadores cuánticos universales capaces de enfrentarse a un abanico amplio de problemas.
El talón de Aquiles de las máquinas cuánticas actuales es la extrema fragilidad de sus cúbits. Y es que son muy sensibles a las perturbaciones procedentes del entorno. Su interacción con el espacio que los rodea puede provocar que la información cuántica se pierda o se vea alterada, lo que les impide entregarnos un resultado correcto. Este fenómeno se conoce como decoherencia cuántica y tiene la capacidad de degradar los estados cuánticos que es necesario proteger para poder llevar a cabo operaciones con los cúbits.
Actualmente los investigadores están haciendo un esfuerzo enorme que persigue diseñar estrategias eficaces a la hora de aislar los cúbits del entorno. Sin embargo, también se están esforzando para poner a punto cúbits menos frágiles, y, por tanto, menos sensibles al ruido. Este es el plan en el que están trabajando varios científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia. Y es que han elaborado un sistema cuántico completamente nuevo diseñado para proteger la información cuántica y minimizar la injerencia del entorno. Su propósito es, ni más ni menos, allanar el camino a los ordenadores cuánticos universales o de gran escala.
Menos decoherencia conlleva ordenadores cuánticos más robustos y de más calidad
Los expertos en computación cuántica sostienen que los ordenadores cuánticos que tendrán la capacidad de corregir sus propios errores se podrán emplear para diseñar materiales exóticos, y probablemente también para elaborar nuevos fármacos y en problemas industriales de optimización, entre otras tareas. Estas son algunas de las aplicaciones que podrían poner en nuestras manos los cúbits implementados con superátomos gigantes que propone el equipo de la Universidad Tecnológica de Chalmers liderado por el profesor de física cuántica aplicada Anton Frisk Kockum.
Los superátomos gigantes exploran dos ideas conocidas desde hace tiempo por los físicos cuánticos: los átomos gigantes y los superátomos
Los superátomos gigantes exploran dos ideas conocidas desde hace tiempo por los físicos cuánticos: los átomos gigantes y los superátomos. A diferencia de los átomos aislados, un átomo gigante en este contexto es un cúbit artificial diseñado para interactuar con su entorno mediante ondas de luz o sonido en múltiples puntos físicamente separados. Esta peculiaridad les permite proteger los estados cuánticos de forma más eficaz que los sistemas convencionales, reducir la decoherencia y recordar interacciones pasadas.
El problema que implica el uso de átomos gigantes en el ámbito de los ordenadores cuánticos es que tienen limitaciones importantes al intentar entrelazarlos. El entrelazamiento es esencial en computación cuántica porque permite que varios cúbits compartan un único estado cuántico y actúen como un sistema coordinado. Para resolver esta limitación los investigadores de Chalmers han combinado los átomos gigantes y los superátomos. Un superátomo está constituido por varios átomos naturales que comparten el mismo estado cuántico y se comportan colectivamente como un solo átomo más grande.
Lei Du, uno de los investigadores de Chalmers, nos explica qué es un superátomo gigante: «Podemos observarlo como múltiples átomos gigantes trabajando juntos como una única entidad, lo que les permite exhibir una interacción no local entre la luz y la materia. Esto permite que la información cuántica de múltiples cúbits se almacene y se controle como una unidad y sin que sean necesarios circuitos circundantes cada vez más complejos». Por el momento los superátomos gigantes son una propuesta teórica, pero el profesor Anton Frisk Kockum y su equipo van a intentar construir un sistema cuántico utilizándolos. Si lo consiguen podrían haber dado con un nuevo tipo de cúbit mucho más robusto, y, por tanto, idóneo para ser utilizado en la puesta a punto de ordenadores cuánticos universales.
Imagen | Generada por Xataka con Gemini
Más información | ScienceDaily
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La noticia
Los ordenadores cuánticos universales nos prometen cambiar el mundo. Ahora están más cerca gracias a los superátomos gigantes
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Laura López
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Fuente: www.xataka.com
