Los ordenadores cuánticos actuales son máquinas de una complejidad asombrosa. En una conversación en junio de 2021, el físico español Ignacio Cirac, una figura clave junto a Peter Zoller en el desarrollo de esta tecnología, explicó que es correcto referirse a estos dispositivos como prototipos. Esto los distingue de las máquinas plenamente funcionales que, con suerte, veremos en el futuro.
Los Retos de la Computación Cuántica
Una de las razones detrás de la complejidad de estos prototipos es la necesidad de mantener el nivel de energía interna del sistema extremadamente bajo. Según los principios de la mecánica cuántica, incluso al alcanzar el cero absoluto, persistirá una energía residual conocida como energía del punto cero, el nivel más bajo de energía que un sistema físico puede tener.
Las compañías como Intel, Google e IBM operan sus equipos cuánticos a temperaturas cercanas a los 20 milikelvin, aproximadamente -273 grados Celsius. Este requerimiento de enfriamiento extremo demuestra la sofisticación del sistema necesario para mantener tales condiciones. Sin embargo, este es solo uno de los muchos desafíos en el camino hacia los ordenadores cuánticos plenamente funcionales.
Avances en la Corrección de Errores y Escalabilidad
Uno de los mayores retos en la computación cuántica es diseñar máquinas capaces de enmendar sus errores. Los métodos más prometedores para lograr esto implican la creación de cúbits más estables y de alta calidad, y la construcción de sistemas que puedan controlar con precisión un gran número de cúbits.
Algunos expertos creen que se necesitarán cientos de miles de cúbits para implementar la corrección de errores, mientras que otros sugieren que serán necesarios millones de cúbits. Independientemente del número exacto, es evidente que el futuro de los ordenadores cuánticos depende de nuestra capacidad para interconectar y controlar una vasta cantidad de cúbits, un desafío formidable debido a la complejidad inherente de su arquitectura.
Innovación desde el MIT: Un Salto hacia la Escalabilidad
Afortunadamente, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la empresa MITRE ha propuesto una solución innovadora a este problema. En un artículo publicado en Nature, describen una plataforma de hardware cuántico modular y escalable capaz de integrar miles de cúbits en un solo circuito integrado. Este sistema, conocido como Quantum System-on-Chip (QSoC), permite ajustar y controlar con precisión un gran conjunto de cúbits.
Arquitectura Modular y Redes Cuánticas
La arquitectura modular del QSoC también permite conectar múltiples chips mediante redes de fibra óptica, abriendo la puerta a redes de comunicaciones cuánticas a gran escala. Los investigadores han dedicado años al perfeccionamiento de las técnicas de fabricación de los QSoC, aprovechando la tecnología avanzada de los semiconductores actuales.
Este enfoque promete transformar el campo de la computación cuántica, facilitando la creación de sistemas con millones de cúbits. Gracias a innovaciones como esta, es posible que pronto veamos ordenadores cuánticos plenamente funcionales, capaces de realizar tareas actualmente impensables.
La investigación en computación cuántica está en un punto emocionante, y desarrollos como el QSoC del MIT podrían ser cruciales para llevar estas tecnologías desde la fase de prototipos complejos a herramientas prácticas y poderosas que revolucionen múltiples industrias.
