Lógica cuántica «caliente»

Ahora que el mundo entero se enfrenta a un formidable problema científico, como es hallar nuevos remedios y vacunas contra la pandemia de coronavirus, la promesa de la computación cuántica quizá sea más necesaria que nunca. Dos informes que publica este miércoles la revista Nature han dado un paso de gigante para que esta clase de ordenadores pasen del plano teórico y experimental en que ahora se encuentran a poder enfrentarse a toda clase de problemas prácticos de aquí a unos años.

Para hacer funcionar bien un ordenador cuántico hay que aislarlo del resto del mundo sumamente bien ya que la menor de las vibraciones o de las colisiones con las moléculas del aire destruirá la frágil interrelación entre las unidades de cálculo, o qubits. Los primeros prototipos, como el procesador cuántico Sycamore, de Google, están encerrados en cámaras de vacío e inmersos en enormes criostatos que mantienen el chip a menos 273,05 grados. Funcionan, pues, a 0,1 grados sobre el cero absoluto.

Dos equipos de investigadores han conseguido que unos qubits cuánticos desempeñen su función a una temperatura entre diez y quince veces mayor, como cuentan en dos artículos publicados en la prestigiosa revista Nature.

Las dos investigaciones han llegado al mismo resultado de forma independiente, una desde Australia y otra desde Países Bajos. Hasta ahora, sólo era posible realizar operaciones cuánticas en temperaturas cercanas al cero absoluto, es decir, a 273 grados bajo cero, o 0 grados Kelvin. Los nuevos estudios muestran cómo se puede computar con qubits, o bits cuánticos, a temperaturas hasta 15 veces superiores a las logradas hasta ahora.

Henry Yang y Andrew Dzurak, del grupo de Sídney, junto a su ordenador cuántico.

Siguen necesitando, pues, temperaturas extremadamente bajas, de entre 271 y 272 grados bajo cero. El método permitirá ahorrar millones de euros en sistemas de refigeración para estas máquinas. Los chips cuánticos podrán estar junto a los electrónicos, lo que simplificará el diseño. La técnica de enfriamiento es uno de los grandes obstáculos para la construcción de un ordenador cuántico con mayor rendimiento, aunque no se suela hablar de ello.

Los grupos de Andrew Dzurak, de la Universidad de Nueva Gales del Sur, y de Menno Veldhorst, de la Universidad de Tecnología de Delft, han utilizado en su investigación una técnica que parecía no ser la más adecuada en la carrera hacia la mejor computadora cuántica. En vez de circuitos superconductores (Google) o iones confinados por campos magnéticos (IBM), han utilizado como qubits espines de electrones en puntos cuánticos de silicio.

Tiene la ventaja de que se pueden construir los chips con silicio, como en las técnicas de semiconducotes tan habituales. Gracias a la mayor temperatura también sería más fácil la combinación con los dispositivos de control, que aportan calor al sistema cuántico de cómputo y pueden impedir su funcionamiento a las temperaturas de una parte de kelvin necesarias hasta ahora, ya que las limitaciones de los criostatos tan cerca del cero absoluto son grandes. Pero hasta ahora solo han podido estos investigadores trabajar con la célula de cálculo más básica de la computación cuántica: el par de qubits. Está por ver si la menor exigencia refrigeradora de esta técnica permitirá ampliarla a muchos qubits a la vez y si de esa forma se conseguirá un gran avance.

FUENTE: Investigación y ciencia

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