Publican los planos en los que basarse para construir un ordenador cuántico a gran escala

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Un equipo internacional liderado por un científico de la Universidad de Sussex, en el Reino Unido ha presentado hoy el primer esquema práctico sobre cómo construir un ordenador cuántico; el que sería el ordenador más potente de la Tierra.

Este enorme salto hacia la creación de un ordenador cuántico universal se ha publicado en la influyente revista Science Advances.

Desde hace mucho tiempo se sabe que un ordenador de este tipo revolucionaría a la industria, la ciencia y el comercio a una escala similar a como lo hicieron los ordenadores ordinarios. Pero este nuevo trabajo presenta el esquema industrial real para construir una máquina como esta a gran escala, con una mayor potencia para resolver ciertos problemas que cualquier otro ordenador construido antes.

(Imagen ampliable) El profesor Winfried Hensinger y el Doctor Bjorn Lekitsch detrás de su prototipo de ordenador cuántico en la Universidad de Sussex. Imagen: Universidad de Sussex

Una vez se haya construido, el ordenador tendría el potencial suficiente como para responder a muchas preguntas de la ciencia; crear nuevos medicamentos que salven vidas; resolver los problemas científicos más impresionantes; desentrañar los misterios aún desconocidos de los confines más lejanos del espacio más profundo; y resolver algunos problemas que un ordenador ordinario tomaría miles de millones de años en computar.

El trabajo se basa en una nueva invención que permite que los bits cuánticos en sí sean transmitidos entre módulos de computación cuántica individuales con el fin de conseguir una máquina a gran escala completamente modular capaz de alcanzar grandes poderes de procesamiento computacional de forma prácticamente arbitraria. [En ¡QFC! nos hemos hecho eco de avances similares, como el nuevo estado de la materia que podría facilitar la computación cuántica, o la creación de ‘pseudopartículas’ para una computación cuántica libre de errores.]

(Imagen ampliable) Secuencia de código para corrección de errores en computación cuántica. Pequeña sección de una arquitectura expandible que muestra cómo los datos y los qubits de medición interactúan el uno con el otro en las áreas de acceso para ejecutar un código de superficie. Los qubits de datos son estáticos, y los qubits de medición son enviados a todas las áreas de acceso adjacentes. Imagen: Universidad de Sussex

Anteriormente, los científicos habían propuesto el uso de las conexiones de fibra óptica para conectar los módulos individuales del ordenador. La nueva invención introduce conexiones creadas por campos eléctricos que permiten el transporte de átomos cargados (iones) de un módulo a otro. Este nuevo enfoque permite velocidades de conexión 100.000 veces más rápidas entre los módulos de computación cuántica individuales en comparación con la tecnología de vanguardia de fibra óptica actual.

El nuevo proyecto es el trabajo de un equipo internacional de científicos de la Universidad de Sussex (Reino Unido), Google (EE.UU.), la Universidad de Aarhus (Dinamarca), RIKEN (Japón) y la Universidad de Siegen (Alemania).

El profesor Winfried Hensinger, director del Ion Quantum Technology Group de la Universidad de Sussex, que ha liderado esta investigación, dijo: “Durante muchos años, la gente dijo que era completamente imposible construir un ordenador cuántico real. Con nuestro trabajo no sólo hemos demostrado que se puede hacer, sino que ahora estamos entregando un plano de construcción ‘con tuercas y tornillos’ para construir una máquina real a gran escala”.

(Imagen ampliable) Vista isométrica de cables bajo zonas de acceso en ordenador cuántico. Se colocan cables cortos de forma local debajo de cada área de acceso para formar dos bobinas, que compensan por la lenta variación de los campos magnéticos y permiten la intervención individual. Imagen: Universidad de Sussex

El autor principal, el Dr. Bjoern Lekitsch, también de la Universidad de Sussex, explicó: “Nos resultó muy importante poner de relieve los sustanciales retos técnicos, así como proporcionar soluciones prácticas de ingeniería”.

Como próximo paso, el equipo construirá un prototipo de ordenador cuántico basado en este diseño, en la Universidad.

Este esfuerzo forma parte del plan del Gobierno del Reino Unido para desarrollar tecnologías cuánticas hacia la explotación industrial y hace uso de una reciente invención del equipo de Sussex para reemplazar los miles de millones de rayos láser necesarios para las operaciones de computación cuántica dentro de un ordenador cuántico a gran escala con la simple aplicación de Voltajes a un microchip.

El profesor Hensinger dijo: “La disponibilidad de un ordenador cuántico universal puede tener un impacto fundamental en la sociedad en su conjunto. Sin duda sigue siendo un reto construir una máquina a gran escala, pero ahora es el momento de traducir la excelencia académica en la construcción de aplicaciones reales sobre la ventaja del Reino Unido sobre esta tecnología innovadora. Estoy muy entusiasmado de trabajar con la industria y el gobierno para que esto suceda”.

Las posibilidades del ordenador para la resolución, la explicación o el desarrollo podrían ser interminables. Sin embargo, su tamaño será de todo menos pequeño. Se espera que la máquina ocupe un edificio grande, consistente en un sofisticado aparato de vacío con microchips de silicio integrados de computación cuántica que contienen átomos individuales cargados (iones) mediante el uso de campos eléctricos.

Se ha hecho público el proyecto para desarrollar dichos ordenadores para asegurar que los científicos de todo el mundo puedan colaborar y desarrollar aún más esta tecnología brillante e innovadora, así como para fomentar la explotación industrial.

Artículo original publicado por la Universidad de Sussex. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-02-02T19:43:49+00:00