Joseph Norman
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2005
6
Los científicos han creado la red de computadoras cuánticas más grande y compleja hasta la fecha, logrando 20 bits cuánticos entrelazados diferentes, o qubits, para comunicarse entre sí.
Luego, el equipo pudo leer la información contenida en todos esos llamados qubits, creando un prototipo de "memoria a corto plazo" cuántica para la computadora. Si bien los esfuerzos anteriores han entrelazado grupos más grandes de partículas en láseres ultrafríos, esta es la primera vez que los investigadores han podido confirmar que de hecho están en una red.
Su estudio, publicado el 10 de abril en la revista Physics Review X, lleva las computadoras cuánticas a un nuevo nivel, acercándose poco a poco a la llamada "ventaja cuántica", donde los qubits superan a los bits clásicos de las computadoras basadas en chips de silicio, dijeron los investigadores..
De bits a qubits
La informática tradicional se basa en un lenguaje binario de 0 y 1: un alfabeto con solo dos letras o una serie de globos volteados hacia el polo norte o sur. Las computadoras modernas usan este lenguaje enviando o deteniendo el flujo de electricidad a través de circuitos de metal y silicio, cambiando la polaridad magnética o usando otros mecanismos que tienen un estado dual "encendido o apagado"..
Sin embargo, las computadoras cuánticas usan un lenguaje diferente, con un número infinito de "letras".
Si los lenguajes binarios usan los polos norte y sur de los globos, entonces la computación cuántica usaría todos los puntos intermedios. El objetivo de la computación cuántica es utilizar también toda el área entre los polos..
Pero, ¿dónde podría escribirse un lenguaje así? No es como si pudieras encontrar materia cuántica en la ferretería. Entonces, el equipo ha estado atrapando iones de calcio con rayos láser. Pulsando estos iones con energía, pueden mover electrones de una capa a otra..
En la física de la escuela secundaria, los electrones rebotan entre dos capas, como un automóvil que cambia de carril. Pero en realidad, los electrones no existen en un solo lugar o en una capa, existen en muchos al mismo tiempo, un fenómeno conocido como superposición cuántica. Este extraño comportamiento cuántico ofrece la oportunidad de idear un nuevo lenguaje informático, uno que utiliza infinitas posibilidades. Mientras que la informática clásica utiliza bits, estos iones de calcio en superposición se convierten en bits cuánticos o qubits. Si bien el trabajo anterior había creado tales qubits antes, el truco para hacer una computadora es hacer que estos qubits se hablen entre sí..
"Tener todos estos iones individuales por sí mismos no es realmente lo que le interesa", dijo Nicolai Friis, primer autor del artículo e investigador principal del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica en Viena. "Si no se comunican entre sí, lo único que puede hacer con ellos es un cálculo clásico muy caro".
Hablando bits
Para conseguir que los qubits "hablen" en este caso se basó en otra extraña consecuencia de la mecánica cuántica, llamada entrelazamiento. El enredo es cuando dos (o más) partículas parecen operar de manera coordinada y dependiente, incluso cuando están separadas por grandes distancias. La mayoría de los expertos creen que las partículas entrelazadas serán clave a medida que la computación cuántica se catapulta del experimento de laboratorio a la revolución informática.
"Hace veinte años, el entrelazamiento de dos partículas era un gran problema", dijo el coautor del estudio Rainer Blatt, profesor de física de la Universidad de Innsbruck en Austria. "Pero cuando realmente quieres construir una computadora cuántica, tienes que trabajar no solo con cinco, ocho, 10 o 15 qubits. Al final, tendremos que trabajar con muchos, muchos más qubits".
El equipo logró enredar 20 partículas juntas en una red controlada, todavía por debajo de una verdadera computadora cuántica, pero la red más grande hasta la fecha. Y aunque todavía necesitan confirmar que los 20 están completamente enredados entre sí, es un paso sólido hacia las supercomputadoras del futuro. Hasta la fecha, los qubits no han superado a los bits de computadora clásicos, pero Blatt dijo que ese momento, a menudo llamado la ventaja cuántica, está llegando..
"Una computadora cuántica nunca reemplazará a las computadoras clásicas; se agregará a ellas", dijo Blatt. "Estas cosas se pueden hacer".
Publicado originalmente el .