Pulsar el
botón de arranque, encender el monitor, servirnos una taza de café, y ya
podemos comenzar a trabajar con el ordenador. Así es más o menos como la
mayoría de nosotros vivimos la experiencia cotidiana de poner en marcha
un ordenador. Pero con una computadora cuántica la situación es muy diferente.
Hasta ahora, los investigadores han tenido que pasar horas haciendo decenas de
ajustes y meticulosas calibraciones para configurar un chip de apenas cinco
bits cuánticos de manera que pueda ser utilizado para el trabajo experimental.
(Un bit cuántico o "qubit" es el equivalente en la computación
cuántica de un bit de la computación tradicional). Cualquier pequeño error en
el procedimiento de ajuste o calibración hace que el chip no funcione.
El
problema es que, de forma parecida a lo que pasa con bastantes instrumentos
musicales, las computadoras cuánticas reaccionan a pequeños cambios
en su entorno. Por ejemplo, si hace un poco más de frío o de calor que en el
día anterior, o la presión atmosférica es un poco mayor o menor, la compleja
red de qubits dejará de funcionar, o sea que la computadora quedará desajustada
y habrá que reajustarla antes de poder usarla nuevamente. Hasta ahora, los
físicos que investigan la computación cuántica han tenido que observar
cada día cómo han cambiado las condiciones respecto al día anterior y luego
volver a medir cada parámetro y recalibrar cuidadosamente el chip. Sólo es
admisible una diminuta tasa de error de menos del 0,1 por ciento al
medir las condiciones ambientales. Eso significa que sólo puede aparecer un
error en una de cada mil mediciones. Si tan solo dos mediciones de cada mil son
erróneas, el software no será capaz de recuperarse ante los errores y la
computadora cuántica no funcionará correctamente. Con alrededor de 50
parámetros diferentes implicados en el proceso, es fácil darse cuenta del gran
esfuerzo que supone la calibración de una computadora cuántica.
La
situación podría ahora cambiar drásticamente gracias al trabajo del equipo
de Frank Wilhelm-Mauch, de la Universidad de Saarland en Alemania.
Usando
esta nueva técnica, los investigadores han conseguido reducir la tasa de errores
de calibración por debajo del umbral requerido del 0,1 por ciento, y a la vez
reducir el tiempo empleado en el proceso de calibración de seis horas a
cinco minutos. El nuevo método ha sido sometido a rigurosas pruebas por un
grupo de físicos de la Universidad de California en Santa Bárbara, Estados
Unidos, y los resultados son prometedores.
Este
desarrollo es de gran importancia para investigaciones futuras en la
computación cuántica.
Hasta
ahora, varias limitaciones técnicas habían hecho que los experimentos se
realizaran usando un chip de sólo cinco qubits, que lleva a cabo
las operaciones de cálculo reales. El nuevo método, en cambio, no se limita a
chips de esta magnitud y puede ser aplicado a procesadores cuánticos de casi
cualquier tamaño.
El
principio fundamental de la computación cuántica es que una partícula (por
ejemplo, un átomo, un electrón o un fotón) puede hallarse en dos estados de la
mecánica cuántica al mismo tiempo. Esto se conoce como una superposición de
estados. En un ordenador convencional, la información está representada por los
bits, con cada bit adoptando el valor 0 ó el 1. En una computadora cuántica, en
cambio, la información está representada en qubits (bits cuánticos), que pueden
asumir simultáneamente tanto "0" como "1". Cuando una
computadora cuántica es puesta a trabajar sobre un problema, considera todas
las respuestas posibles organizando sus qubits simultáneamente en todas las
combinaciones posibles de "ceros" y "unos". Dado que una
secuencia de qubits puede representar muchos números diferentes, una
computadora cuántica haría muchos menos cálculos que una convencional para
solucionar algunos problemas.
Una
arquitectura apta para una computadora cuántica puede basarse en una unidad de
memoria compuesta de átomos cuyos estados cuánticos puedan ser excitados
y manipulados de forma controlada usando luz láser. Eso permite realizar los
cálculos simultáneamente ("en paralelo") en ambas partes del estado
de superposición (0 y 1).
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