Los HotQubits : el futuro de la computación cuántica.

En el último mes, los investigadores de todo el mundo están haciendo descubrimientos históricos sobre bits cuánticos o qubiys. Dos equipos de investigadores han conseguido que unos qubits cuánticos desempeñen su función a una temperatura entre diez y quince veces mayor, como cuentan en dos artículos publicados en la revista Nature. Siguen necesitando, pues, temperaturas extremadamente bajas, de entre 271 y 272 grados bajo cero.

Quien quiera hacer funcionar un ordenador cuántico deberá aislarlo del resto del mundo sumamente bien. La menor de las vibraciones o de las colisiones con las moléculas del aire destruirá esa frágil interrelación entre las unidades de cálculo, o qubits, a la que deben su superioridad en muchas tareas. Los primeros prototipos, como el procesador cuántico Sycamore, de Google, están encerrados en cámaras de vacío e inmersos en enormes criostatos que mantienen el chip a menos 273,05 grados. Funcionan, pues, a 0,1 grados sobre el cero absoluto.

Sycamore Google - Búsqueda de Google

El aumento, sin embargo, bastaría para disminuir mucho el coste del dispositivo de refrigeración, según los investigadores. La técnica de enfriamiento es uno de los grandes obstáculos para la construcción de un ordenador cuántico con mayor rendimiento, aunque no se suela hablar de ello. Muchos científicos están trabajando en la creación de sistemas cuánticos que puedan operar por encima de estas bajas temperaturas.

Los grupos de Andrew Dzurak, de la Universidad de Nueva Gales del Sur, y de Menno Veldhorst, de la Universidad de Tecnología de Delft, han utilizado en su investigación una técnica que parecía estar entre las perdedoras en la carrera hacia la mejor computadora cuántica. En vez de circuitos superconductores (Google) o iones confinados por campos magnéticos (IBM), han utilizado como qubits espines de electrones en puntos cuánticos de silicio.

Tiene la ventaja de que se pueden construir los chips con silicio, como en las técnicas de semiconductores tan habituales. Gracias a la mayor temperatura también sería más fácil la combinación con los dispositivos de control, que aportan calor al sistema cuántico de cómputo y pueden impedir su funcionamiento a las temperaturas de una parte de kelvin necesarias hasta ahora, ya que las limitaciones de los criostatos tan cerca del cero absoluto son grandes. Pero hasta ahora solo han podido estos investigadores trabajar con la célula de cálculo más básica de la computación cuántica: el par de qubits. Está por ver si la menor exigencia refrigeradora de esta técnica permitirá ampliarla a muchos qubits a la vez y si de esa forma se conseguirá un gran avance.


ARTÍCULO ORIGINAL: Robert Gast

Computación cuántica : Progresos y perspectivas

National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2019. Quantum Computing: Progress and Prospects. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/25196.

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La mecánica cuántica, el subcampo de la física que describe el comportamiento de las partículas muy pequeñas (cuánticas), proporciona la base para un nuevo paradigma de computación. Propuesto por primera vez en los años 80 como una forma de mejorar el modelado computacional de los sistemas cuánticos, el campo de la computación cuántica ha recibido recientemente una atención significativa debido a los avances en la construcción de dispositivos a pequeña escala. Sin embargo, se necesitarán importantes avances técnicos antes de que se pueda lograr una computadora cuántica práctica y en gran escala.

Quantum Computing: Progress and Prospects ofrece una introducción al campo, incluidas las características y limitaciones singulares de la tecnología, y evalúa la viabilidad y las implicaciones de crear una computadora cuántica funcional capaz de abordar problemas del mundo real. En el presente informe se examinan los requisitos de hardware y software, los algoritmos cuánticos, los factores que impulsan los avances en la informática cuántica y los dispositivos cuánticos, los puntos de referencia asociados a los casos de uso pertinentes, el tiempo y los recursos necesarios y la forma de evaluar la probabilidad de éxito.

La computación cuántica que revolucionará los ordenadores y la sociedad.

Charles Bennett, Peter Shor y Gilles Brassard - Búsqueda de Google

Charles Bennett, Gilles Brassard y Peter Shor reciben el reconocimiento de la Fundación BBVA por sus aportaciones en informática.

“La ciencia cuántica es la clave para el desarrollo de la comunicación y de la computación”.

Estas son las palabras de Ignacio Cirac, físico cuántico y director de la División Teórica del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica que ha presentado este martes los perfiles de los tres premiados en la 12º edición de los Premios Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en la categoría de Ciencias Básicas (Física, Química y Matemáticas).

Los tres investigadores y catedráticos Charles Bennett, Peter Shor y Gilles Brassard han sido galardonados  por sus contribuciones a esta tecnología en auge que promete revolucionar la privacidad y la comunicación. Estas aportaciones siguen la línea del desarrollo de futuros ordenadores cuánticos más eficientes que los actuales en cuanto a velocidad e inviolabilidad de los contenidos e intercambios.

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Charles Bennett, físico químico e investigador en IBM Research y Gilles Brassard, informático de la Universidad de Montreal (Canadá), inventaron en los ochenta la criptografía cuántica, que permite codificar y transmitir mensajes usando las leyes de la física cuántica de manera que impide la escucha de terceros. “Cualquier persona es capaz de entender esto. Tenemos que integrar la física cuántica en la educación general”, comenta por videoconferencia.

Peter Shor, catedrático de matemáticas aplicadas en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), descubrió que si se construyera un ordenador cuántico, este sería capaz de derrotar a los actuales sistemas criptográficos. Shor nunca pensó que sus algoritmos pudiesen aplicarse en la vida real y reitera que es una maravilla ver cómo ahora tiene muchas aplicaciones posibles. El matemático asegura que se puede aislar un error en un ordenador cuántico y corregirlo sin alterar la computación, algo que hasta ahora se creía imposible por la naturaleza física del dispositivo.

Por otro lado, la revolución no es para mañana. “Se tardará entre 5 y 10 años en lograr que un ordenador cuántico pueda hacer algo que pueda considerarse mínimamente útil”, opina. El experto confía en que se pueda aplicar rápidamente en el área de la medicina y de la química con la simulación del comportamiento de las moléculas para facilitar la creación de nuevos fármacos. Bennett también piensa que esta innovación puede cambiar las vidas de los ciudadanos pero no de inmediato. “Va a tardar bastante tiempo y ante todo, no se tiene que perder el apoyo para este tipo de investigación ”, resalta.

Aunque el desarrollo de la computación cuántica es un desafío para los científicos, Brassard es optimista de cara al futuro. “El siglo XIX fue la era de la máquina de vapor, el siglo XX fue la era de la información y el siglo XXI será recordado como la era cuántica, la era en la que las tecnologías cuánticas desencadenarán todos los principales cambios que veremos en la sociedad de una manera que hoy no podemos prever”, asegura.

Computación cuántica en cómic

La charla: un incisivo cómic sobre el significado y la popularización de la computación cuántica.

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Fuente: Física Teórica