Harvard avanza hacia la computación cuántica y logra operar de forma continua más de 3.000 qubits por más de dos horas
Es la primera máquina cuántica capaz de operar de manera continua durante más de dos horas sin reiniciarse, un paso significativo hacia la construcción de supercomputadoras.
El qubit, o bit cuántico, es la unidad básica de información en la computación cuántica. A diferencia de un bit convencional, que codifica la información en bits con un código binario (ceros o unos), las computadoras cuánticas utilizan partículas subatómicas y aprovechan las propiedades contraintuitivas de la física cuántica —como que los qubits pueden existir en dos estados a la vez— para lograr una potencia de procesamiento mucho mayor.
El número de qubits en una computadora cuántica varía desde algunas decenas hasta miles. Agregar qubits aumenta exponencialmente la potencia. Así, una computadora de 300 bits cuánticos ya podría almacenar simultáneamente más información que el número de partículas en el universo conocido.
Aún así, se trabaja en máquinas que superen los miles de qubits. El problema es que para lograrlas se debe superar una serie de desafíos técnicos, como la fragilidad de los bits cuánticos. Los qubits son menos estables que los bits convencionales y pueden perderse y, con ello, también, su información codificada. De ahí que se trabaje en tecnologías que puedan funcionar de manera adecuada y además continua.
La carrera por la supercomputadora cuántica
La semana pasada, un grupo de físicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech) presentó un sistema de 6.100 qubits de átomos neutros atrapados en una rejilla de láseres. Un récord y un hito en el avance hacia computadoras cuánticas más grandes, aunque la estabilidad en sistemas como estos aún es baja, en este caso 13 segundos —casi 10 veces más de lo que era posible en matrices similares anteriores—.
Pero como la carrera por la supercomputadora cuántica más grande ya comenzó, al día siguiente, un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) presentó su propio avance: un sistema de más de 3.000 bits cuánticos que, si bien es más pequeño que el de Caltech, logró funcionar durante más de dos horas.
“Demostramos el funcionamiento continuo con un sistema de 3000 qubits”, afirmó Mikhail Lukin, autor principal del artículo, quien aseguró que este enfoque funcionará con cantidades mucho mayores.
La base para las futuras computadoras
El equipo de Harvard-MIT diseñó un sistema para reabastecer qubits 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 reticulares). 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 existe en el sistema”, afirmó Elias Trapp, coautor del artículo. “Esto realmente resuelve este cuello de botella fundamental de la pérdida de átomos”, explicó.
El nuevo sistema operó una matriz de más de 3000 qubits 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.
Con este avance, los investigadores creen que es posible imaginar computadoras cuánticas capaces de ejecutar miles de millones de operaciones y funcionar durante días, lo que podría revolucionar la ciencia, la medicina y las finanzas, entre otras áreas.
“Por primera vez en la vida, este sueño está a nuestro alcance”, dijo Lukin. “Se vislumbra un camino muy directo hacia su realización”, aseguró.
Referencias de la noticia
Artículo en Nature. Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system.
Nota de prensa The Harvard Gazette. Clearing significant hurdle to quantum computing.
Artículo en Nature. A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits.
Nota de prensa de Caltech. Caltech Team Sets Record with 6,100-Qubit Array.