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Uno de los mayores retos de la ciencia y la tecnología es la construcción de ordenadores cuánticos a gran escala. Una investigación reciente ha logrado un avance significativo en esa dirección al crear estados cuánticos entrelazados que permiten la comunicación de átomos a una distancia considerable. Este estado de entrelazamiento, en el que dos partículas separadas se vinculan tan profundamente que dejan de comportarse de forma independiente, es el recurso clave que otorga a los ordenadores cuánticos su ventaja sobre los convencionales, según explicó la Universidad del Sur de Gales (UNSW) en Australia, coautora del estudio publicado en Science.
Este logro, según Holly Stemp, una de las firmantes del estudio, "abre la puerta a la posibilidad de construir los microchips del futuro necesarios para la computación cuántica utilizando la tecnología y los procesos de fabricación existentes". Es un paso vital para superar las barreras del hardware cuántico, una carrera donde la innovación es constante y los avances, aunque complejos, prometen revolucionar múltiples campos, al igual que la
El desafío del hardware cuántico: Protección vs. interacción
Los ingenieros informáticos cuánticos se enfrentan a un dilema fundamental: deben proteger los elementos informáticos de las interferencias y el ruido externos, al mismo tiempo que les permiten interactuar para realizar cálculos significativos. Por esta razón, existen tantos tipos diferentes de hardware compitiendo por ser el primer ordenador cuántico operativo: algunos son rápidos pero vulnerables al ruido, mientras que otros están bien protegidos pero son difíciles de manejar y escalar.
El equipo de la UNSW ha demostrado que el espín de un núcleo atómico es "el objeto cuántico más limpio y aislado que se puede encontrar en estado sólido". Ya habían logrado mantener la información cuántica durante más de 30 segundos y realizar operaciones lógicas con menos del 1 % de errores en un dispositivo de silicio. Sin embargo, para esos resultados, se requería un aislamiento de los núcleos atómicos que dificultaba su conexión en un procesador cuántico a gran escala.
Comunicación cuántica a larga distancia mediante electrones: Los "teléfonos" de los átomos
Stemp utilizó una metáfora para explicar el avance: hasta ahora, los núcleos eran como personas en una sala insonorizada, que podían hablar entre sí claramente siempre que estuvieran en la misma sala, pero sin comunicación exterior y con espacio limitado. "Con este avance, es como si les diéramos a las personas teléfonos para comunicarse con otras habitaciones", permitiendo la conversación a distancia mientras mantienen el aislamiento interno.
Esos "teléfonos" son, en realidad, electrones, señaló Mark Blankenstein, otro de los autores. Gracias a su capacidad de extenderse en el espacio, los electrones pueden entrelazarse a una distancia considerable. Si cada electrón está directamente acoplado a un núcleo atómico, estos pueden comunicarse a través del electrón, estableciendo así un puente cuántico.
Escalabilidad compatible con la industria de semiconductores
Los núcleos utilizados en el experimento estaban separados por unos 20 nanómetros, una distancia minúscula que, sin embargo, es la escala a la que se suelen fabricar los chips de silicio de ordenadores personales y móviles. "Este es nuestro verdadero avance tecnológico: conseguir que nuestros objetos cuánticos más limpios y aislados se comuniquen entre sí a la misma escala que los dispositivos electrónicos existentes", destacó Stemp.
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Esto significa que los procesos de fabricación desarrollados por la industria de los semiconductores pueden adaptarse a la construcción de ordenadores cuánticos basados en los espines de los núcleos atómicos. La compatibilidad con las infraestructuras actuales de producción es un factor crucial para la viabilidad comercial y la escalabilidad de la computación cuántica, un campo que busca revolucionar la tecnología y la ciencia, de manera similar a cómo el
