MADRID, 29 Sep. (EUROPA PRESS) -
Científicos de Harvard acaban de presentar la primera máquina cuántica capaz de operar de forma continua sin reiniciarse, un sistema dotado de 3.000 cúbits capaz de funcionar más de dos horas.
En un artículo publicado en la revista Nature, el equipo demuestra que el dispositivo supera una serie de desafíos técnicos y representa un paso significativo hacia la construcción de supercomputadoras que podrían revolucionar la ciencia, la medicina, las finanzas y otros campos.
"Demostramos el funcionamiento continuo con un sistema de 3.000 cúbits", declaró el profesor Mikhail Lukin, codirector de la Iniciativa de Ciencia e Ingeniería Cuántica y autor principal del nuevo artículo. "Pero también es evidente que este enfoque funcionará con cantidades mucho mayores".
Las computadoras convencionales codifican la información -desde un video en tu teléfono hasta las palabras e imágenes de esta página- en bits con un código binario. Las computadoras cuánticas utilizan partículas subatómicas en átomos individuales y aprovechan propiedades contraintuitivas de la física cuántica para lograr una potencia de procesamiento mucho mayor.
Los bits binarios convencionales almacenan la información como ceros o unos. Los cúbits pueden ser cero, uno o ambos a la vez, y esta combinación lineal de amplitudes es la clave del poder de la computación cuántica.
En las computadoras convencionales, duplicar el número de bits duplica la potencia de procesamiento; en las computadoras cuánticas, añadir cúbits aumenta exponencialmente la potencia debido a un proceso llamado entrelazamiento cuántico.
Pero la creación de grandes sistemas cuánticos ha planteado grandes desafíos.
Los sistemas de átomos neutros (aquellos sin carga eléctrica porque tienen el mismo número de protones y electrones) se han convertido en una de las plataformas más prometedoras para las computadoras cuánticas.
Pero un problema persistente ha sido la "pérdida de átomos": los cúbits se escapan y pierden su información codificada. Esta deficiencia ha limitado los experimentos a intentos puntuales en los que los investigadores deben pausar, recargar átomos y comenzar de nuevo.
En el nuevo estudio, el equipo diseñó un sistema para reabastecer cúbits de forma continua y rápida mediante "cintas transportadoras de red óptica" (ondas láser que transportan átomos) y "pinzas ópticas" (rayos láser que capturan átomos individuales y los organizan en matrices tipo cuadrícula). El sistema puede recargar hasta 300.000 átomos por segundo.
"Estamos mostrando una manera de insertar nuevos átomos a medida que se pierden naturalmente sin destruir la información que ya está en el sistema", afirmó Elias Trapp, coautor del artículo y estudiante de doctorado en física. "Esto realmente resuelve este cuello de botella fundamental de la pérdida de átomos".
El nuevo sistema operó una matriz de más de 3000 cúbits durante más de dos horas y, en teoría, según los investigadores, podría continuar indefinidamente. Durante dos horas, más de 50 millones de átomos circularon por el sistema.
Lukin añadió en un comunicado: "Este nuevo tipo de operación continua del sistema, que implica la capacidad de reemplazar rápidamente los cúbits perdidos, puede ser más importante en la práctica que un número específico de cúbits".
En experimentos posteriores, el equipo planea aplicar este enfoque para realizar cálculos.
Neng-Chun Chiu, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en física de Harvard Griffin, afirmó: "Lo que realmente nos distingue es la combinación de tres factores: la escala, la preservación de la información cuántica y la rapidez del proceso para que sea útil".
EL DE CALTECH SOLO FUNCIONÓ MENOS DE 13 SEGUNDOS
El nuevo estudio impulsa una frontera de investigación en rápido desarrollo. De hecho, esta semana un equipo de Caltech publicó un sistema de 6.100 cúbits, pero solo pudo funcionar durante menos de 13 segundos.
En otro artículo, también publicado en Nature, el equipo de Harvard-MIT demostró una arquitectura para matrices atómicas reconfigurables que simulan imanes cuánticos exóticos.
Este enfoque permite modificar la conectividad del procesador durante el proceso de computación. En contraste, la mayoría de los chips informáticos existentes, como los de teléfonos móviles o computadoras de escritorio, tienen conectividad fija.
"Podemos literalmente reconfigurar la computadora cuántica atómica mientras está en funcionamiento", afirmó Lukin. "Básicamente, el sistema se convierte en un organismo vivo".
En un tercer artículo publicado en Nature, el equipo demuestra una arquitectura cuántica con nuevos métodos de corrección de errores. Con esta nueva investigación, Lukin cree que ahora es posible imaginar computadoras cuánticas capaces de ejecutar miles de millones de operaciones y continuar funcionando durante días.
"Hacer realidad este sueño está ahora a nuestro alcance por primera vez", afirmó. "Realmente se puede ver un camino muy directo para lograrlo".