Los físicos hacen un avance qubit “sin precedentes” en la carrera para construir computadoras cuánticas

Puede parecer que hemos estado en la cúspide de las computadoras cuánticas asequibles, superpoderosas y generalizadas durante algún tiempo, pero este último avance podría ser finalmente el punto de inflexión.

Los físicos hacen

Dos artículos, publicados en la revista Naturaleza, detalla cómo los investigadores crearon simuladores cuánticos que consisten en 53 qubits sin precedentes. Hasta ahora, dichos simuladores solo eran capaces de ejecutar y controlar alrededor de dos docenas de qubits.

Los simuladores cuánticos son una forma de computadora cuántica que simula cómo las partículas cuánticas interactúan entre sí. Al comprender estas interacciones complejas, los científicos informáticos y los físicos pueden construir computadoras cuánticas más efectivas, más poderosas y, en última instancia, más útiles.

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Ya se han utilizado números relativamente pequeños de qubits controlados individualmente para simular sistemas como moléculas, sin embargo, escalar esto a grupos más grandes de elementos cuánticos y, por lo tanto, simular sistemas cuánticos más complejos, ha sido un desafío.

En computación, la información se almacena en ‘bits’ en el estado 1 o 0, como un interruptor de luz encendido o apagado. Por el contrario, los qubits son la columna vertebral de una computadora cuántica y la unidad de información puede ser 1 o 0, o una superposición de los dos estados. Dada su complejidad, los qubits son mucho más difíciles de fabricar y, una vez creados, es mucho más difícil lograr que conserven la información y controlen cómo creen.

Los investigadores han intentado utilizar materiales superconductores, iones retenidos en trampas de iones o átomos neutros individuales, así como moléculas de diversa complejidad para construirlos.

Como parte de la investigación reciente, los equipos de la Universidad de Maryland y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología fabricaron los qubits a partir de iones de iterbio, ensartados en filas como perlas.

Mikhail Lukin y su equipo de Harvard utilizaron 51 átomos llamados Rydberg, mientras que Christopher Monroe y sus colegas de Maryland atraparon iones para estudiar las transiciones de fase en los imanes cuánticos de tipo Ising.

En este simulador cuántico, los cúbits se enfriaron en el vacío mediante láseres que se dispararon hacia ellos, lo que provocó que interactuaran entre partículas. Cada ion fue manipulado y tenía la misma carga eléctrica, lo que significa que se repelían entre sí, como imanes. Esto se conoce como magnetismo cuántico. Luego se usó un campo eléctrico para obligar a los iones repelidos a formar filas ordenadas.

A tales niveles, estas computadoras cuánticas son capaces de modelar interacciones físicas que son demasiado complicadas incluso para las supercomputadoras.