Actualmente hay muchísimos grupos de investigación y empresas trabajando en el desarrollo de los ordenadores cuánticos. Y lo más sorprendente es que el abanico de tecnologías que están utilizando es muy amplio. Hay cúbits superconductores, trampas de iones, iones implantados en macromoléculas, átomos neutros... Lejos de ser un problema la convivencia de estos tipos diferentes de cúbits es una ventaja porque implica que podemos seguir varios caminos diferentes hacia el ordenador cuántico plenamente funcional capaz de enmendar sus propios errores.
Los cúbits son los auténticos protagonistas de este artículo, por lo que merece la pena que repasemos brevemente cuál es su función y por qué son un componente fundamental de los ordenadores cuánticos. Un cúbit es el dispositivo físico que implementa la mínima unidad de información manejada por una máquina de naturaleza cuántica. Lo sorprendente es que a diferencia de los bits no tienen un único valor en un momento dado; lo que tienen es una combinación de los estados cero y uno simultáneamente.
Pueden tener mucho de estado cero y poco de estado uno. O mucho de estado uno y poco de estado cero. O lo mismo de ambos. O cualquier otra combinación de estos dos estados que se os ocurra. La física que explica cómo se codifica el estado cuántico de un cúbit es compleja. No es necesario que profundicemos en esta parte para seguir adelante con el artículo, pero sí es interesante que sepamos que el estado cuántico está asociado a características como el espín de un electrón, que es una propiedad intrínseca de las partículas elementales, al igual que la carga eléctrica, derivada de su momento de rotación angular.
Los cúbits actuales no descansan nunca
Como podemos intuir, los cúbits, sean del tipo que sean, son extraordinariamente sofisticados. Y, curiosamente, tienen una propiedad muy exótica: no descansan nunca. Dicho así parece una característica positiva, pero no lo es. De hecho, su incesante actividad ha desencadenado la aparición de un problema que los investigadores que trabajan en el ámbito de los ordenadores cuánticos conocen bien: el dilema de protección y operación. Para entender en qué consiste lo primero que necesitamos saber es que los cúbits que permanecen en inactividad durante un periodo de tiempo determinado pierden información.
Un grupo de investigadores del Trinity College de Dublín ha elaborado un protocolo universal que sirve para medir la fuga de información en los cúbits que permanecen en inactividad
A priori resulta extraño que los cúbits que no están involucrados en un momento dado en la resolución de un problema puedan perder información, pero es un fenómeno que se ha cuantificado. De hecho, un grupo de investigadores del Trinity College de Dublín ha elaborado un protocolo universal que sirve, precisamente, para medir con precisión la fuga de información en los cúbits que permanecen en inactividad en un momento determinado. Estos científicos han publicado su trabajo en npj quantum information, que pertenece a Nature, y su aportación es importante debido a que es una herramienta que puede resultar muy valiosa a la hora de lidiar con los errores que cometen los ordenadores cuánticos y de optimizar los algoritmos de mitigación de fallos.
Lo ideal sería que los cúbits inactivos no hagan nada. Pero, como acabamos de ver, lo hacen. Y es algo que preocupa a los investigadores. El dilema de protección y operación que he mencionado unas líneas más arriba persigue encontrar la forma de aislar los cúbits durante los momentos de inactividad para que no se produzcan fugas de información, y, a la par, permitir que interaccionen entre ellos de una manera eficiente cuando están implicados en cálculos.
Actualmente la pérdida de información es uno de de los desafíos que es necesario resolver para que se pueda incrementar drásticamente el número de cúbits de los ordenadores cuánticos. Y para que lleguen las máquinas plenamente funcionales es imprescindible disponer de muchos más cúbits. Probablemente de centenares de miles, o, incluso, de millones. Afortunadamente, los científicos están en ello. Crucemos los dedos para que consigan evitar la pérdida de información de una vez por todas.
Imagen | IBM
Más información | npj quantum information
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