La carrera por liderar en
computación cuántica no es solo cosa de dos. Actualmente Estados Unidos y China
llevan la voz cantante, pero otros países, entre los que se encuentran
Alemania, Francia o Reino Unido, también están realizando aportaciones
importantes con el propósito de adquirir base tecnológica sólida en
esta disciplina.
Además, a medio plazo la computación cuántica, si sigue desarrollándose como lo ha hecho durante la última década y poco a poco va sorteando los desafíos que aún quedan por resolver, marcará la diferencia no solo en el ámbito de la investigación científica; también en telecomunicaciones, economía o en el muy sensible terreno de la criptografía, entre otras áreas críticas para muchas naciones.
Los países mencionados en el primer párrafo de este artículo, y algunos otros, se
han embarcado en una carrera de fondo para evitar quedarse descolgados, pero
más allá de este pulso internacional hay una pugna estrictamente técnica que
está pasando relativamente desapercibida fuera del ámbito científico.
Lo
interesante es que en este contexto el protagonismo no lo tienen los países que
persiguen liderar en computación cuántica; lo reclaman las tecnologías más
avanzadas que están siendo utilizadas para fabricar cúbits. No obstante, que en
un ámbito en el que queda tanto por hacer tengamos varias opciones encima de la
mesa es una gran noticia. Lejos de ser un problema, cualquier innovación que
nos permita poner a punto más y mejores cúbits es bienvenida.
Los cúbits
superconductores tienen una baza a su favor, gran escalabilidad
Tener ordenadores cuánticos con muchos cúbits es crucial. Y lo es no solo porque incrementando el número de cúbits es posible llevar a cabo muchos más cálculos simultáneamente, sino también debido a que para conseguir que estos equipos sean capaces de enmendar sus propios errores es imprescindible tener más cúbits. Muchísimos más.
El
procesador cuántico más avanzado desarrollado hasta la fecha, conocido como
Osprey, fue presentado por IBM a mediados del pasado mes de noviembre, y tiene
433 cúbits. Esta compañía prevé tener listo un chip cuántico de nada menos que
1.121 cúbits en 2023. Si se confirma esta progresión, venga de la mano de IBM o
de cualquier otra compañía, los primeros procesadores cuánticos con más de un
millón de cúbits llegarán en unos años, y justo en ese momento los ordenadores
cuánticos alcanzarán un punto de inflexión.
Durante la
conversación que mantuvimos con Ignacio Cirac, un científico español
considerado unánimemente uno de los padres fundacionales de la computación
cuántica, durante el pasado mes de junio nos explicó cuántos cúbits debe tener
un procesador cuántico para ser capaz de resolver problemas verdaderamente
significativos e implementar la tan ansiada corrección de errores:
El número de cúbits dependerá del tipo de problemas que queramos resolver con los ordenadores cuánticos. Para abordar problemas simbólicos necesitaremos tener varios millones de cúbits. Probablemente, incluso, cientos de millones de cúbits. En estos momentos estamos hablando de cien cúbits, por lo que queda un camino largo por recorrer. Hay gente que dice que con 100.000 cúbits tal vez se pueda resolver algún problema específico, pero realmente hacen falta muchísimos cúbits.
No cabe
duda de que queda mucho por hacer. Muchísimo. Pero los investigadores están en
ello. Y, además, no están siguiendo un único camino. Actualmente hay dos
tecnologías que están demostrando tener un potencial enorme no solo por su
capacidad de permitirnos incrementar el número de cúbits de los procesadores
cuánticos, sino también debido a que están permitiendo a los investigadores
poner a punto cúbits de más calidad.
A medida
que se incrementa la calidad de un cúbit mayor es su capacidad de resistir la
decoherencia cuántica, que es el fenómeno que aparece cuando se desvanecen los
efectos cuánticos que dan a estos ordenadores una ventaja insalvable frente a
los superordenadores clásicos. Esta es la razón por la que no solo es crucial
tener procesadores con más cúbits, sino también poner a punto cúbits de más
calidad.
La
tecnología que están utilizando compañías como IBM, Google o Intel, entre
otras, para fabricar sus procesadores cuánticos recurre a los cúbits superconductores,
que se caracterizan por trabajar a una temperatura de unos 20 milikelvin, que
son aproximadamente -273 grados centígrados. Es imprescindible que operen con
el mayor grado de aislamiento del entorno posible y a una temperatura tan
asombrosamente baja.
Y lo es
debido a que este mínimo nivel de energía les permite dilatar el tiempo durante
el que se mantienen los estados cuánticos del sistema, y, a la par, también
postergar el momento en el que aparece la decoherencia cuántica. Los estados
cuánticos se mantienen durante un periodo de tiempo limitado, y este tiempo es,
precisamente, el que tenemos para llevar a cabo operaciones lógicas cuánticas
con los cúbits de nuestro ordenador.
Uno de
los mayores éxitos que están alcanzando
los cúbits superconductores es, precisamente, lo rápido que están permitiendo
escalar el número de bits cuánticos. Como hemos visto, IBM pretende tener un
procesador cuántico con 1.121 cúbits en 2023, y posiblemente Intel, Google y
los chips cuánticos que está desarrollando China experimentarán un desarrollo
similar.
De hecho,
Intel ha anunciado que está trabajando para incrementar la escalabilidad de sus
procesadores cuánticos aplicando en su fabricación todo el conocimiento que
esta compañía ha acumulado durante décadas de producción de dispositivos CMOS.
De hecho, el bagaje que tienen tanto esta compañía como IBM en el ámbito de la
producción de semiconductores juega a su favor debido a que todo ese conocimiento
les está resultando muy útil a la hora de abordar el refinamiento progresivo de
sus cúbits superconductores.
Las trampas
de iones son la principal alternativa a los cúbits superconductores
Este es el
camino que están siguiendo IonQ y Honeywell, y, al parecer, están obteniendo
buenos resultados. En este artículo no vamos a profundizar en el funcionamiento
de esta tecnología para no complicarlo demasiado (podemos hacerlo en otro
reportaje si os interesa este tema y nos lo confirmáis en los comentarios),
pero es interesante que muy a grandes rasgos podamos intuir cuál es su
estrategia para identificar en qué se diferencian los cúbits superconductores y
los que recurren a las trampas de iones.
Estos
últimos utilizan átomos ionizados, por lo que tienen una carga eléctrica global
no neutra que permite mantenerlos aislados y confinados en el interior de un
campo electromagnético. Este es el punto de partida de esta tecnología, y a
partir de aquí las estrategias utilizadas por IonQ y Honeywell, que son las empresas
que han decidido recorrer este camino con más ímpetu, para manipular estos
átomos ionizados y llevar a cabo operaciones lógicas con ellos difieren
ligeramente.
Los cúbits con trampas de iones que están utilizando IonQ y Honeywell son más robustos que los cúbits superconductores, lo que les permite esquivar con eficacia la decoherencia cuántica durante más tiempo.
IonQ actúa
sobre el estado cuántico de sus cúbits con trampas de iones enfriándolos para
reducir el nivel de ruido computacional y utilizando láseres justo a
continuación para operar con ellos. Pero no emplea un único láser; usa uno para
cada ion, y también un láser global que actúa sobre todos ellos
simultáneamente. Honeywell también utiliza átomos ionizados y láseres, pero el
procedimiento que emplea para establecer el entrelazamiento entre dos iones y
actuar sobre ellos con un láser es diferente al usado por IonQ.
En
cualquier caso, lo más interesante es que tanto Honeywell como IonQ aseguran
que sus cúbits con trampas de iones son más robustos que los cúbits
superconductores utilizados por sus competidores. Y esto significa, como hemos
visto unas líneas más arriba, que consiguen preservar la estabilidad de un
estado cuántico durante más tiempo, lo que les permite llevar a cabo, siempre
según estas empresas, más operaciones con sus cúbits antes de que aparezca la
decoherencia cuántica.
Los iones
implantados en macromoléculas y los átomos neutros llegan pisando fuerte
Aunque,
como hemos visto, los cúbits superconductores y los que utilizan trampas de
iones son los que actualmente tienen el mayor grado de desarrollo, no son las
únicas tecnologías a nuestro alcance. Muchos grupos de investigación están
trabajando en esta área, y algunas líneas de investigación prometedoras
proponen ideas diferentes a las dos en las que acabamos de indagar.
Juan José
García Ripoll, un investigador del Instituto de Física Fundamental del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que desarrolla su actividad
investigadora dentro del grupo de Información cuántica y fundamentos de teoría
cuántica, nos habla de una de ellas:
Hay expertos en España que trabajan en computación cuántica con moléculas. Implantan iones en macromoléculas, guardan la información en ellas y pueden hacer pequeños cálculos. Es una línea muy singular tanto en Europa como en el mundo que se podría potenciar. Hay muchas áreas en las que todavía se puede conseguir algo diferencial y en las que España puede contribuir de manera singular.
Ignacio
Cirac, por otro lado, nos confirmó durante la conversación que mantuvimos con
él la mayor robustez de los cúbits con trampas de iones frente a los cúbits
superconductores. Y, de paso, nos habló de otra tecnología muy prometedora, lo
que nos recuerda que, afortunadamente, hay abiertas varias líneas de
investigación atractivas que persiguen poner a punto cúbits más robustos y
estables:
Probablemente los cúbits superconductores nos ayudarán a tener más cúbits, pero creemos que tendrán más errores que los cúbits de iones. También hay una tercera tecnología, los átomos neutros, en la que están trabajando varios grupos de investigación y que está consiguiendo reunir más cúbits manteniendo la exactitud y la falta de errores de los otros sistemas. Espero que muy pronto consigamos desarrollar tecnologías más avanzadas que consigan superar a las que tenemos hoy en día.
Fuente: Xataka.com
POSDATA
De la Justicia Social habló por primera vez, hace 2000 años, Platón, y después Aristóteles que la definió, llamándola Justicia Distributiva, que supongo la Presidenta de la Comunidad de Madrid, para su desgracia, dudo haya oído hablar nunca de ellos, ni de otros pensadores griegos.
Y por cierto, no me suena que ninguno de los filósofos antes citados, fuesen de izquierdas.
Por otra parte espero, que la todavía Presidenta de Madrid, no se encuentre afectada por el “Síndrome del Impostor” porque de ser así, lo entendería, y recomendaría buscase ayuda profesional.
Fuente: Redacción
