Los investigadores han creado una plataforma de computación cuántica escalable que se ha reducido al tamaño de un centavo, que serviría como base para una computadora cuántica que puede alcanzar velocidades cuánticas utilizando muchos menos dispositivos que los diseños actuales.
El equipo espera que su investigación, publicada en Nature Communications, ayude a impulsar la computación cuántica en la búsqueda constante de su uso en aplicaciones del mundo real.
En los últimos años, la computación cuántica ha pasado de la ciencia ficción a una tecnología realista que puede ser utilizada en las próximas décadas. Si bien la teletransportación cuántica e incluso los chips de computadora cuántica se han demostrado anteriormente, la tecnología aún está muy lejos de ser utilizada en el mundo real.
La idea detrás de la computación cuántica es relativamente simple. Las computadoras convencionales procesan información y se comunican a través de bits, que existen en binario: son cero o uno. Las computadoras cuánticas procesan la información en qubits, que pueden ser cero, uno o ambos al mismo tiempo. Excepto, ¿por qué detenerse allí? También utilizan modos cuánticos (llamados qumodes), usando todas las variables entre cero y uno.
Otro beneficio de las computadoras cuánticas es que no necesariamente realizan acciones en una secuencia como las computadoras convencionales. Por ejemplo, si quisiera saber cuántos factores tiene el número 600, una computadora actual revisaría sistemáticamente cada número y vería si se puede multiplicar por 600. Una computadora cuántica haría todos los números al mismo tiempo.
Para hacerlo, necesita poder crear grandes cantidades de qumodes. En su nuevo artículo, Xu Yi y sus colegas de la Universidad de Virginia emplearon el uso de la luz, un campo conocido como fotónica cuántica. Al igual que una fibra óptica, la fotónica cuántica utiliza la multiplexación del espectro completo de luz para transportar información, y cada onda de luz se convierte potencialmente en una unidad cuántica.
El equipo creó un dispositivo llamado microcomb, que convierte fotones de luz de longitudes de onda únicas a múltiples. Estos fotones se envían alrededor de un anillo, que acumula potencia óptica (la cantidad de energía por unidad de tiempo dentro del dispositivo) y aumenta la probabilidad de que los fotones interactúen entre sí, creando un entrelazamiento cuántico.
Colocaron el dispositivo en un chip pequeño, muy parecido a un chip de computadora estándar, y pudieron generar 40 qumodes a partir de un solo dispositivo, aunque creen que probablemente hubo más generados que no fueron recogidos por el equipo de medición. Yi y el equipo creen que al usar nodos de multiplexación en computadoras cuánticas y optimizar el equipo, podrán generar mucho más de 40.
“Estimamos que cuando optimizamos el sistema, podemos generar miles de qumodes desde un solo dispositivo”, dijo Yi en un comunicado.
Si bien el dispositivo todavía produce solo una fracción de la potencia de procesamiento requerida que requeriría una computadora cuántica de la vida real, ofrece claras ventajas sobre otros sistemas cuánticos. En primer lugar, uno de los mayores desafíos en la creación de una computadora cuántica escalable es que muchos sistemas requieren temperaturas criogénicas para funcionar, utilizando grandes cantidades de energía, sistemas de enfriamiento complejos y una aplicabilidad limitada a la mayoría de los casos de uso de la vida real. Los sistemas fotónicos pueden funcionar a temperatura ambiente. Yi también afirma que como el chip utilizaba técnicas de fabricación relativamente estándar, podría producirse en masa fácilmente.
Con información de IFL Science
