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Nuevo y revolucionario avance en los qubit podría transformar la computación cuántica

Ilustración de la plataforma qubit formada por un solo electrón sobre neón sólido.

Los bits son las partículas elementales de la era digital. Su existencia, estructural en los ordenadores clásicos y dispositivos digitales –como el que muy probablemente esté utilizando en este instante– se basa, numéricamente, en unos y ceros, mientras que en los chips de ordenador se convierten en algo físico gracias a unos interruptores en miniatura llamados transistores que se activan o se desactivan.

El código informático combina los bits físicos y numéricos en bloques lógicos básicos, como «sí» o «no» y «si» o «entonces». Cuando estos se encadenan miles de millones de bits, se obtiene básicamente todo los que conocemos: desde hojas de cálculo, fotos familiares, tuits, música, hasta inteligencia artificial.

Bits cuánticos, o qubit

No obstante, la ciencia quiere apuntar más alto, más allá de 1 y el 0. Por este motivo, está surgiendo una nueva unidad de información fundamental, los bits cuánticos, o qubit (cúbit), que pueden existir en un estado simultáneo de 0 y 1, como el famoso experimento mental de Schrödinger en el que un gato puede estar vivo y muerto a la vez.

Esta capacidad cuántica promete ser un salto exponencial en la potencia de cálculo, con lo que se podría resolver problemas inmensamente complejos que los superordenadores clásicos no pueden.

Bloque de construcción ideal para un ordenador cuántico

En la actualidad ya tenemos una especie de ordenadores cuánticos, pero por el momento no son lo suficientemente prácticos, fiables o a gran escala como para aprovechar todo el potencial de la tecnología.

Para acercarse a ese objetivo final, un equipo dirigido por investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), en colaboración con el profesor asociado de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad A&M de y Universidad del Estado de Florida, Wei Guo, está trabajando en lo que dicen que podría ser el bloque de construcción ideal para un ordenador cuántico.

«Los ordenadores cuánticos podrían ser una herramienta revolucionaria para realizar cálculos que son prácticamente imposibles para los ordenadores clásicos, pero aún queda trabajo por hacer para que se conviertan en realidad», dijo Guo, coautor del artículo, en un comunicado.

«Con esta investigación, pensamos que tenemos un avance que recorre un largo camino hacia la fabricación de qubits que ayuden a hacer realidad el potencial de esta tecnología», agrega.

¿Cerca del qubit ideal?

Aunque hay muchas opciones de tipos de qubit, la visión esbozada por los científicos para construir un qubit es potencialmente la que más se acerca a un qubit ideal, aunque aún le queda camino por recorrer antes de ser una realidad.

La nueva plataforma consta de un solo electrón atrapado en la parte superior de un gas de neón congelado. El electrón puede manipularse mediante un circuito cuántico superconductor.

«Gracias a la relativa sencillez de la plataforma electrón sobre neón, debería prestarse a una fabricación fácil y de bajo coste», afirma, por su parte, en un comunicado el físico cuántico Dafei Jin, del Laboratorio Nacional de Argonne (Illinois). «Parece que un qubit ideal puede estar en el horizonte», agrega.

Criterios clave establecidos por los científicos: «tiempo de coherencia»

Una cualidad importante que necesitan los qubits es su capacidad para permanecer en un estado simultáneo de 0 o 1 durante un largo tiempo, conocido como su «tiempo de coherencia». En computación cuántica, un tiempo largo es alrededor de un segundo.

Por ello, el equipo decidió atrapar un electrón en una superficie de neón sólido ultrapuro en el vacío muy resistente a las interferencias. El neón es uno de los seis únicos elementos inertes, lo que significa que no reacciona con otros elementos.

«Debido a esta inercia, el neón sólido puede servir como el sólido más limpio posible en el vacío para alojar y proteger cualquier qubits de ser interrumpido», dijo Jin.

Fuente: https://www.dw.com/

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