Desarrollan la primer computadora cuántica que funciona con circuitos tradicionales

admin

26/03/2021

La unidad central de procesamiento, el corazón de cualquier computadora, se basa en una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor -como el silicio o el germanio- capaces de agrupar millones de transistores en un circuito integrado.

La gran apuesta en este campo es que algunas de estos elementos de escala nanométrico, que responde a los cómputos tradicionales, podrían formar parte de la computadora del futuro.

Esta es la finalidad de un grupo de investigadores del QuTech -un centro holandés que realiza investigaciones sobre ciencias cuánticas- que demostró que parte de los circuitos actuales servirán para producir una matriz bidimensional de qubits que puede opera conjuntamente como un procesador cuántico.

La idea de este proyecto es que, para que estos procedimientos cuánticos aporten algún beneficio, los qubits deberían trabajar junto a componentes electrónicos tradicionales, en vez de permanecer en universos aislados.

Menno Veldhorst y Giordano Scappucci, líderes del proyecto, decidieron adoptar un enfoque completamente diferente.
Menno Veldhorst y Giordano Scappucci, líderes del proyecto, decidieron adoptar un enfoque completamente diferente.

Este hallazgo, publicado en la revista Nature, dio un paso de gigante para que la computación cuántica pase del plano teórico y experimental, a enfrentar toda clase de problemas prácticos.

“No es necesario agregar grandes estructuras adicionales, de modo que nuestros qubits serán casi idénticos a los transistores en un chip de computadora“, dice Nico Hendrickx, estudiante de posgrado y primer autor del artículo.

Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver problemas que son imposibles de abordar con cualquier supercomputadora. Mientras que los dispositivos cuánticos actuales contienen decenas de qubits, el bloque de construcción básico de esta tecnología.

Una futura computadora cuántica universal, es decir, que sea de uso comercial, debe ser capaz de ejecutar cualquier algoritmo cuántico y brindar soluciones a problemas donde los patrones no pueden ser vistos porque los datos ya no existen.

La computación cuántica, considerado como el Santo Grial de la tecnología.
EFE/BARRY GUITÉRREZ
La computación cuántica, considerado como el Santo Grial de la tecnología.
EFE/BARRY GUITÉRREZ

El desarrollo de esta máquina podría conducir a la elaboración de nuevos medicamentos cruciales para la vida, ayudar a resolver insondables problemas científicos y ahondar en los misterios del universo.

Con los procedimientos cuánticos -como sucede con la física que describe el mundo a escala atómica- no funciona la intuición ni los razonamientos deductivos. A este nivel, las partículas tienen una serie de extrañas propiedades que escapan a la lógica convencional.

En este sentido, los qubits de puntos cuánticos prometen ser un enfoque escalable, ya que pueden definirse utilizando técnicas estándar de fabricación de semiconductores.

Uno de los desafíos del reino cuántico es mantener la estabilidad de los átomos en cada operación. Este equipo logró conectar los qubits de forma bidimensional con una cuadrícula de dos por dos qubits.

Lo que aumenta la potencia informática exponencialmente con cada conexión adicional entre qubits interconectados, por lo que una cuadrícula bidimensional es un paso importante en la dirección correcta.

El equipo logró conectar los qubits de forma bidimensional con una cuadrícula de dos por dos qubits.
El equipo logró conectar los qubits de forma bidimensional con una cuadrícula de dos por dos qubits.

“Al colocar cuatro de esos qubits en una cuadrícula de dos por dos, se logró el control universal sobre todos los qubits y se pudo operar un circuito cuántico que entrelaza todos los qubits”, señala Menno Veldhorst, de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos.

Todo un proceso cuántico

Los electrones atrapados en puntos cuánticos, estructuras semiconductoras de solo unas pocas decenas de nanómetros de tamaño, se han estudiado durante más de dos décadas como una plataforma para la información cuántica.

A pesar de todas las promesas, escalar más allá de la lógica de dos qubits sigue siendo difícil de alcanzar.

Para romper esta barrera, Menno Veldhorst y Giordano Scappucci, líderes del proyecto, decidieron adoptar un enfoque completamente diferente y trabajar con huecos (es decir, electrones faltantes) en el germanio.

“Hemos obtenido un control excelente y podemos acoplar qubits a voluntad, lo que nos permite programar puertas de uno, dos, tres y cuatro qubits, lo que promete circuitos cuánticos muy compactos”, advierte Scappucci.

Usando este enfoque, los mismos electrodos necesarios para definir los qubits también podrían usarse para controlarlos y entrelazarlos.

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