Mantener los cúbits estables, los equivalentes cuánticos de los bits clásicos, será clave para liberar el potencial de la computación cuántica. Ahora los científicos han encontrado un obstáculo a esta estabilidad: la radiación natural.
La radiación natural o de fondo viene de todas las fuentes, naturales o artificiales. Por ejemplo, los rayos cósmicos contribuyen a la radiación natural, así como los edificios de concreto. Está a nuestro alrededor todo el tiempo, e implica un problema para el futuro de la computación cuántica.
A través de una serie de experimentos en los que se alteraban los niveles de radiación natural a través de los cúbits, los científicos fueron capaces de establecer que esta radiación de fondo en efecto alteraba el equilibrio de los cúbits, lo que impedía que funcionaran bien.
“Nuestro estudio es el primero en mostrar claramente que la radiación ionizante de bajo nivel en el medio ambiente degrada el rendimiento de los qubits superconductores”, dice el físico John Orrell, del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL). “Estos hallazgos sugieren que será necesario un blindaje contra la radiación para lograr el rendimiento tan buscado en las computadoras cuánticas de este diseño”.
La radiación natural no es, de ninguna manera, la mayor amenaza a la estabilidad de los cúbits, la cual es conocida en lenguaje técnico como “coherencia”. Desde campos electromagnéticos hasta variaciones de temperatura, cualquier cosa puede romper el preciado equilibrio.
Los científicos dicen que si llegamos a un futuro en el que las computadoras cuánticas se ocupen de nuestras cada vez más avanzadas de computación, la interferencia de la radiación natural es un problema con el cual tendremos que lidiar.
Fue después de experimentar problemas con la decoherencia del cúbit superconductor, que el equipo detrás del nuevo estudio decidió investigar el posible problema con la radiación natural. Descubrieron que rompe una unión clave de la cuántica conocida como el par de Cooper en electrones.
“La radiación rompe los pares de electrones que normalmente transportan corriente eléctrica sin resistencia en un superconductor”, dice el físico Brent VanDevender, del PNNL. “La resistencia de esos electrones desapareados destruye el estado delicadamente preparado de un cúbit”.
Las computadoras cuánticas pueden ser afectadas por los mismo problemas que los cúbits, pero los estados cuánticos son mucho más delicados y sensibles. Una de las razones por las que no tenemos computadoras cuánticas en masa es porque nadie puede mantener lo cúbits estables por apenas unos milisegundos.
Si podemos mejorar eso, los beneficios en términos de potencia de cómputo podrían ser enormes: mientras que los bits de cómputo clásico solo se pueden establecer como 1 o 0, los qubits se pueden establecer como 1, 0 o ambos al mismo tiempo (lo que se conoce como superposición ).
Los científicos han podido hacer que esto suceda, pero solo por un espacio de tiempo muy corto y en un entorno muy controlado. La buena noticia es que investigadores como los del PNNL están comprometidos con el desafío de descubrir cómo hacer realidad las computadoras cuánticas, y ahora sabemos un poco más sobre lo que nos enfrentamos.
“La computación cuántica práctica con estos dispositivos no será posible a menos que abordemos el problema de la radiación”, dice VanDevender. “Sin mitigación, la radiación limitará el tiempo de coherencia de los qubits superconductores a unos pocos milisegundos, lo cual es insuficiente para la computación cuántica práctica”.
Fuente: Nature a través de Science Alert.
