Un salto hacia ordenadores cuánticos que son capaces de lograr la velocidad de la luz

Las tecnologías en estos campos emergentes que operan a nivel atómico ya están obteniendo grandes beneficios para el descubrimiento de fármacos y otras aplicaciones a pequeña escala.

En el futuro, los ordenadores cuánticos a gran escala prometen ser capaces de resolver problemas complejos que serían imposibles para los ordenadores actuales.

El investigador principal, el profesor Alberto Peruzzo de la Universidad RMIT en Australia, dijo que el procesador del equipo (un dispositivo fotónico que utiliza partículas de luz para transportar información) podría ayudar a permitir cálculos cuánticos exitosos al minimizar las "pérdidas de luz".

"Nuestro diseño hace que la computadora cuántica fotónica cuántica sea más eficiente en términos de pérdidas de luz, lo cual es fundamental para poder mantener la computación en marcha", dijo en un comunicado Peruzzo, quien dirige el nodo del Centro de Excelencia ARC para Computación Cuántica y Tecnología de Comunicación (CQC2T) en RMIT. "Si se pierde luz, hay que reiniciar el cálculo".

Otros avances potenciales incluyeron capacidades mejoradas de transmisión de datos para sistemas de comunicaciones "inhackeables" y aplicaciones de detección mejoradas en monitoreo ambiental y atención médica, dijo Peruzzo.

El equipo reprogramó un procesador fotónico en una serie de experimentos, logrando un rendimiento equivalente a 2.500 dispositivos, aplicando diferentes voltajes. Sus resultados y análisis se publican en Nature Communications.

El profesor Mirko Lobino de la Universidad de Trento en Italia fabricó el innovador dispositivo fotónico utilizando un cristal llamado niobato de litio, y el profesor Yogesh Joglekar de la Universidad Purdue de Indiana en Indianápolis en Estados Unidos aportó su experiencia en física de la materia condensada.

El niobato de litio tiene propiedades ópticas y electroópticas únicas, lo que lo hace ideal para diversas aplicaciones en óptica y fotónica.

"Mi grupo participó en la fabricación del dispositivo, lo cual fue particularmente desafiante porque tuvimos que miniaturizar una gran cantidad de electrodos encima de las guías de ondas para lograr este nivel de reconfigurabilidad", dijo Lobino.

"Los procesadores fotónicos programables ofrecen una nueva ruta para explorar una variedad de fenómenos en estos dispositivos que potencialmente desbloquearán avances increíbles en tecnología y ciencia", dijo Joglekar.

Computación cuántica

"Cuando empezamos a trabajar en este tipo de tecnología, pensamos que nuestro ordenador ocuparía el tamaño de una montaña", explicaba O'Brien a la revista Bloomberg. Pero después de realizar varios avances, creen que su primer ordenador ocupará una sala de reuniones de una oficina y tendrá un millón de cúbits. Para que os hagáis una idea de la potencia que eso representa, se estima que en 80 cúbits se puede almacenar más información que átomos tiene todo el universo.

El salto de los bits a los cúbits es la gran revolución en la que vive inmersa el mundo de la computación en la actualidad. Grandes compañías como Google o IBM, y otras incipientes como la propia PsiQuantum, se han embarcado en una frenética competición por tratar de ser los primeros en construir un ordenador basado en esa tecnología (algo que ya han conseguido) y que sea estable. Este último es el mayor desafío, porque, hasta el momento, los cúbits se han mostrado demasiado frágiles y su estado se modifica con la mínima interferencia exterior.

La idea que sustenta este avance es progresar de un sistema de procesamiento con dos únicos estados (0 y 1) a otro donde algo puede ser al mismo tiempo 0 y 1 o una parte de cada uno. Es el principio de superposición que ocurre a nivel subatómico y que permite que se procese o almacene varios estados de forma simultánea.

"Es una revolución como la que causó la aparición de los primeros computadores", indica Alejandro Pozas-Kerstjens, investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona en declaraciones a la BBC. Sus aplicaciones en la vida real serán innumerables. "Desde permitirnos hacer cosas que ahora mismo nos cuentan muchísimo, como la fabricación o el prototipado de medicamentos, hasta la optimización de rutas de tráfico para intentar gastar menos combustible", resume Pozas-Kerstjens.

Ley de Moore

En 1965, el ingeniero (y fundador de Intel) Gordon Moore predijo que la cantidad de transistores en un circuito integrado se duplicaría cada año. Más tarde cambió su predicción a cada dos años y, durante décadas, la capacidad de las computadoras ha aumentado más o menos a ese ritmo, haciéndose, de manera progresiva, más rápidas y más pequeñas sin volverse más caras. Pero en la última década, la tendencia se ha estancado. Al mismo tiempo, la demanda de capacidad y velocidad informática no ha hecho más que crecer.

"El problema es que, una vez que pasas este punto de inflexión, se vuelve mucho más difícil mantener ese tipo de crecimiento", dice Hitesh Ballani, un investigador de Microsoft que trabaja en la computadora óptica y explica la urgencia de desarrollar tecnologías alternativas. "Debido a que ya habíamos trabajado en redes y almacenamiento óptico, fue bastante orgánico pasar a la computación óptica, aunque ese es el hueso más difícil de roer", aclara.

Un laboratorio de Cambridge ha tenido cierto éxito con el almacenamiento óptico. El equipo desarrolló un sistema de almacenamiento de enormes cantidades de datos incrustados en piezas de vidrio. Quizás estemos cerca de romper nuevamente la ley predicha por el ingeniero.