Los científicos han construido el ordenador cuántico más pequeño del mundo. Tiene el tamaño de un ordenador de sobremesa y puede funcionar a temperatura ambiente.
La máquina funciona con un solo fotón, o partícula de luz, incrustado en una fibra óptica en forma de anillo, escribieron los científicos en un estudio publicado el 3 de septiembre en la revista Physical Review Applied. La máquina es una prueba de concepto y puede completar operaciones matemáticas como la factorización de números primos, como 15 = 5 x 3.
Muchos ordenadores y procesadores cuánticos, incluido el chip Condor de 1.000 cúbits de IBM, se construyen utilizando cúbits superconductores. Pero para aprovechar las leyes de la mecánica cuántica y calcular mediante la superposición cuántica, que permite que el cúbit exista en múltiples estados simultáneamente, deben enfriarse hasta casi el cero absoluto. Esto requiere un equipo complejo que normalmente ocupa al menos el tamaño de una habitación.
Los fotones se han propuesto desde hace mucho tiempo como una alternativa a los cúbits superconductores, en un campo conocido como “computación cuántica óptica”. En febrero, los científicos sugirieron que construir qubits a partir de un solo pulso láser podría permitirles crear una computadora cuántica estable a temperatura ambiente, por ejemplo.
En el nuevo estudio, los científicos construyeron una máquina que puede procesar cálculos a temperatura ambiente. Y como no necesita refrigeración, tiene el tamaño de una PC de escritorio típica. La computadora cuántica almacena información en “32 compartimentos de tiempo o dimensiones” dentro del paquete de ondas de un solo fotón, dijo en una declaración traducida el autor principal del estudio Chuu, Chih-sung, profesor de óptica cuántica en la Universidad Tsing Hua en Taiwán. Este es un récord mundial para la cantidad de dimensiones de computación a las que puede acceder un solo qubit, agregó.
A diferencia de los qubits superconductores, los fotones pueden mantener un estado cuántico estable a temperatura ambiente. Una máquina cuántica que usa fotones consume menos energía y es más barata de operar que los sistemas que usan qubits de iones atrapados (partículas cargadas suspendidas en el espacio libre por ondas electromagnéticas), que requieren láseres complejos para ajustar con precisión su estado cuántico.
Ya existen ordenadores cuánticos ópticos con cientos de fotones, pero como los fotones aparecen de forma probabilística (es decir, “están ahí un segundo y desaparecen al siguiente”), es difícil reunirlos en grandes cantidades, dijo Chuu.
En cambio, Chuu y su equipo comprimieron toda la información en un fotón estable. Comparó este trabajo con la transformación de una bicicleta que puede llevar a una persona en un tren de 32 vagones que puede albergar a una gran cantidad de pasajeros. Los próximos pasos son seguir mejorando la capacidad de almacenamiento de un solo fotón para que pueda procesar cálculos aún más complejos, agregó. Dado que la máquina utiliza un fotón como su cúbit, podría integrarse fácilmente en futuras redes de comunicación cuántica que utilicen la luz para transmitir datos, o con otros sistemas de computación clásicos basados en la luz, dijeron los científicos.
Fuente: Live Science.