Crean primer puente para conectar computadoras cuánticas

Mediante la integración de dos átomos de silicio en una matriz de un átomo de diamante, investigadores de Sandia National Laboratories han mostrado por primera vez, en un solo chip, todos los componentes necesarios para crear un puente cuántico para conectar computadoras cuánticas entre sí. El hallazgo ha sido publicado por la revista Science. 

Ryan Camacho, investigador de Sandia, resalta a Science que varias computadoras pequeñas de esta especie ya han sido creadas y que, a la luz de un puente que las conecte, "tal vez la primera que sea de utilidad no será una sola computadora cuántica gigante, sino un grupo de varias pequeñas, conectadas." La interconexión ampliaría las posibilidades de la detección cuántica de estos ordenadores, pues todos los átomos de la red, así, podrían comportarse como si fueran uno solo.

El trabajo, realizado en conjunto con la Universidad de Harvard, utiliza un implantador de haz iónico concentrado, disponible en el Laboratorio de haces de iones de Sandia, diseñado para encajar iones individuales en ubicaciones precisas de un sustrato de diamante. Los investigadores de Sandia Ed Bielejec, Jose Pacheco y Daniel Perry emplearon esta herramienta para reemplazar un átomo de carbono del diamante con un átomo de silicio más grande, lo que produce que los dos átomos de carbono en cada lado del átomo de silicio queden lo suficientemente apretujados como para salir disparados. Eso deja al átomo de silicio con espacio de sobra, con lo que, a pesar de estar incrustado en un sólido, se comporta como si estuviera flotando en un gas. De manera que sus electrones responden a los estímulos cuánticos sin interacciones no deseadas con otras materias.

Una vez que los átomos de silicio se asientan en el sustrato de diamante, fotones generados por láser empujan a los electrones del silicio hacia su próximo estado de energía atómica; cuando los electrones vuelven a su estado de energía más bajo (todas las cosas buscan el nivel de energía más bajo posible) arrojan fotones cuantificados que llevan la información a través de su frecuencia, intensidad y polarización de la onda. Antes de este avance tecnológico, los científicos no tenían certeza de qué átomo permitiría esta interconexión.

Mientras la computación digital electrónica funciona sobre la base de un sistema binario de información (en que cada bit de información tiene un valor o estado de 1 o 0), la computación cuántica maneja quantum bits o qubits, que pueden adoptar infinitas posibilidades de estados superpuestos. Ello permite que estos ordenadores realicen operaciones a mayores velocidades y que sean más aptas para la resolución de problemas (por ejemplo, el diseño de una medicina más eficaz).

Las posibilidades de los qubits tienen como base teórica el viejo experimento del gato de Schrödinger. Este fue ideado por Erwin Schrödinger en 1935 y propone que puedes (hipotéticamente) poner un gato en una caja con un veneno que, después de un determinado tiempo, tiene 50% de posibilidades de soltarse en la caja. La lógica de la mecánica cuántica dice que cuando cierras la caja y ha transcurrido el tiempo determinado, se puede decir que el felino se encuentra en dos estados simultáneamente –muerto o vivo. Lo intricado de este escenario hipotético es que, mientras mantengas la tapa cerrada, tu gato se mantiene en un estado de superposición –está vivo y muerto, porque tiene que ser lo uno u lo otro, no puede ser ninguno.

Hans Huerto

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