La computación cuántica da un paso más con la comunicación de átomos a larga distancia

Redacción Ciencia – Uno de los retos de la ciencia y la tecnología es construir ordenadores cuánticos a gran escala. Una investigación ha logrado un avance en esa dirección al crear estados cuánticos entrelazados, que permite la comunicación de átomos a larga distancia.

 Ese estado de entrelazamiento, en el que dos partículas separadas se vinculan tan profundamente que dejan de comportarse de forma independiente, es el recurso clave que da a los ordenadores cuánticos su ventaja sobre los convencionales, explicó la Universidad del sur de Gales (UNSW) en Australia, una de las firmantes de una investigación que publica Science.

Este logro, según una de las firmantes, Holly Stemp, “abre la puerta a la posibilidad de construir los microchips del futuro necesarios para la computación cuántica utilizando la tecnología y los procesos de fabricación existentes”.

Los ingenieros informáticos cuánticos tienen que equilibrar dos necesidades opuestas: proteger los elementos informáticos de las interferencias y el ruido externos, al tiempo que se les permite interactuar para realizar cálculos significativos.

Por eso hay tantos tipos diferentes de hardware que siguen compitiendo por ser el primer ordenador cuántico operativo: algunos son muy buenos para realizar operaciones rápidas, pero sufren de ruido, mientras que otros están bien protegidos del ruido, pero son difíciles de manejar y ampliar.

El espín de un núcleo atómico “es el objeto cuántico más limpio y aislado que se puede encontrar en estado sólido” y el equipo ha logrado que dos se comuniquen entre sí “a la escala a la que se fabrican actualmente los dispositivos electrónicos de silicio estándar”, destacó Stemp en un comunicado de la UNSW.

El equipo ya había demostrado que podían mantener la información cuántica durante más de 30 segundos y realizar operaciones lógicas cuánticas con menos del 1 % de errores, todo ello en un dispositivo de sicilio.

Pero para lograr esos resultados hacía falta un aislamiento de los núcleos atómicos que dificultaba su conexión entre sí en un procesador cuántico a gran escala.

Usando una metáfora, la investigadora explicó que, hasta ahora, los núcleos eran como personas situadas en una sala insonorizada, que pueden hablar entre ellos siempre que estén todos en la misma sala, y las conversaciones son muy claras.

Sin embargo, no pueden oír nada del exterior y solo hay espacio para un número limitado de personas dentro de la sala, por lo que es un modo de conversación no es escalable.

“Con este avance, es como si les diéramos a las personas teléfonos para comunicarse con otras habitaciones”, todas siguen siendo tranquilas dentro, pero ahora pueden conversar con otras, aunque estén lejos.

Esos teléfonos son, en realidad, electrones, señaló Mark Blankenstein, otro de los autores de la investigación, que, gracias a su capacidad de extenderse en el espacio, pueden tocarse (entrelazarse) a una distancia considerable.

Si cada electrón está directamente acoplado a un núcleo atómico, estos pueden comunicarse a través de él.

Los núcleos usados en el experimento estaban situados a unos 20 nanometros, que es una milésima parte del grosor de un cabello, pero si se amplía cada núcleo al tamaño de una persona sería la distancia entre Sidney y Boston, según Stemp.

Sin embargo, lo más importante es que 20 nanometros es la escala a la que se suelen fabricar los chips de silicio de ordenadores personales y los móviles.

“Este -dijo- es nuestro verdadero avance tecnológico: conseguir que nuestros objetos cuánticos más limpios y aislados se comuniquen entre sí a la misma escala que los dispositivos electrónicos existentes “.

De esta manera, indicó, se pueden adaptar los procesos de fabricación desarrollados por la industria de los semiconductores, a la construcción de ordenadores cuánticos basados en los espines de los núcleos atómicos, aseguró la investigadora. EFE