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El avance cuántico que podría revolucionar la computación



Hace 20 años, otros científicos dijeron a Winfried Hensinger que desarrollar un ordenador cuántico potente era imposible. Ahora ha fabricado el sistema que cree que demostrará que estaban equivocados.


Los científicos han dado un paso más hacia la fabricación de ordenadores "cuánticos" multitarea, más potentes que los superordenadores más avanzados de la actualidad.


Los ordenadores cuánticos aprovechan las extrañas cualidades de las partículas subatómicas.


Las llamadas partículas cuánticas pueden estar en dos lugares al mismo tiempo y también extrañamente conectadas, aunque las separen millones de kilómetros.


Un equipo de la Universidad de Sussex transfirió información cuántica entre chips de ordenador a una velocidad y con una precisión récord.



Los investigadores conectaron dos chips y enviaron cantidades récord de información cuántica a una velocidad y con una fiabilidad sin precedentes.

Los informáticos llevan más de 20 años intentando fabricar un ordenador cuántico eficaz. Empresas como Google, IBM y Microsoft han desarrollado máquinas sencillas.



Pero, según el profesor Winfried Hensinger, quien dirigió la investigación en la Universidad de Sussex, el nuevo avance abre el camino a sistemas capaces de resolver problemas complejos del mundo real de los que son incapaces los mejores ordenadores que tenemos hoy.


"Ahora mismo contamos con ordenadores cuánticos con microchips muy sencillos", explica. "Lo que hemos conseguido aquí es la capacidad de realizar ordenadores cuánticos potentes capaces de resolver algunos de los problemas más importantes para las industrias y la sociedad".





Rolls-Royce está invirtiendo en la investigación de la computación cuántica para ver si puede acelerar el proceso de diseño de sus motores aeronáuticos.





En dos lugares a la vez


En la actualidad, los ordenadores resuelven los problemas de forma lineal, un cálculo cada vez.

En el reino cuántico, las partículas pueden estar en dos lugares al mismo tiempo y los investigadores quieren aprovechar esta propiedad para desarrollar ordenadores capaces de realizar múltiples cálculos en simultáneo.


Las partículas cuánticas también pueden encontrarse a millones de kilómetros de distancia y estar extrañamente conectadas, reflejando las acciones de las demás de forma instantánea. De nuevo, esto podría utilizarse para desarrollar ordenadores más potentes.




Los chips de los ordenadores cuánticos deben instalarse en una sala limpia y colocarse en un contenedor al vacío, ya que la más mínima contaminación puede reducir su rendimiento.






Un problema ha sido la necesidad de transferir información cuántica entre chips de forma rápida y fiable: la información se degrada y se introducen errores.


Pero el equipo del profesor Hensinger ha logrado un avance, publicado en la revista Nature Communications, que puede haber superado ese obstáculo.


El equipo ha desarrollado un sistema capaz de transportar información de un chip a otro con una fiabilidad de 99,999993% a velocidades récord.


Según los investigadores, esto demuestra que, en principio, los chips podrían unirse para crear un ordenador cuántico más potente.



El equipo de investigadores puede ver átomos individuales flotando sobre sus chips mientras prueban su ordenador cuántico.

El profesor Michael Cuthbert, director del recién creado Centro Nacional de Computación Cuántica de Didcot (Oxfordshire) e independiente del grupo de investigación de Sussex, calificó el avance como "un paso realmente importante".



No obstante, precisó que es necesario seguir trabajando para desarrollar sistemas prácticos.


"Para construir el tipo de ordenador cuántico que se necesitará en el futuro, hay que empezar conectando chips del tamaño de la uña del pulgar hasta conseguir algo del tamaño de un plato. El grupo de Sussex ha demostrado que se puede conseguir la estabilidad y velocidad necesarias para dar ese paso".


"Pero luego se necesita un mecanismo para conectar estos platos y escalar una máquina, potencialmente tan grande como un campo de fútbol, con el fin de realizar cálculos realistas y útiles, y la tecnología de comunicaciones para esa escala aún no está disponible".




Los ordenadores cuánticos aprovechan dos extrañas propiedades de las partículas a escala muy pequeña: pueden estar en dos lugares al mismo tiempo y estar extrañamente conectadas aunque estén a millones de kilómetros de distancia.




La estudiante de doctorado, Sahra Kulmiya, quien realizó el experimento de Sussex, afirmó que el equipo está preparado para el reto de llevar la tecnología al siguiente nivel.


"Ya no se trata solo de un problema de física".


"Es un problema de ingeniería, de informática y también de matemáticas".




"Es difícil decir lo cerca que estamos de la realización de la computación cuántica, pero soy optimista en cuanto a cómo puede llegar a ser relevante para nosotros en nuestra vida cotidiana".




Rolls Royce, una de las principales empresas de ingeniería del Reino Unido, también es optimista respecto a esta tecnología. Colabora con los investigadores de Sussex en el desarrollo de máquinas que podrían ayudarles a diseñar motores a reacción aún mejores.


Los potentes superordenadores se utilizan para modelar el flujo de aire en simulaciones para probar nuevos diseños de motores de avión.



Transformación de la ingeniería


Un ordenador cuántico podría, en principio, seguir el flujo de aire con una precisión aún mayor y hacerlo rápido, según el profesor Leigh Lapworth, quien dirige el desarrollo de la informática cuántica para Rolls-Royce.




"Los ordenadores cuánticos podrían obtener cálculos que ahora no podemos hacer y otros que llevarían meses o años. La posibilidad de hacerlos en días transformaría nuestros sistemas de diseño y daría lugar a motores aún mejores".





La tecnología también podría utilizarse para diseñar fármacos de manera más rápida simulando con precisión sus reacciones químicas, un cálculo demasiado difícil para los superordenadores actuales. Además podrían proporcionar sistemas más precisos para predecir el tiempo y proyectar el impacto del cambio climático.




El profesor Hensinger explica que tuvo la idea de desarrollar un ordenador cuántico hace más de 20 años.


"La gente ponía los ojos en blanco y decía: 'es imposible'".



"Y cuando la gente me dice que algo no se puede hacer, me encanta intentarlo. Así que he pasado los últimos 20 años eliminando las barreras una a una hasta un punto en el que ahora se puede construir un ordenador cuántico práctico".



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