No hay un único itinerario que nos separa de los ordenadores cuánticos plenamente funcionales, que estarán dotados de la capacidad de corregir sus propios errores. Las organizaciones que están investigando en el ámbito de la computación cuántica trabajan en varias tecnologías de cúbits diferentes, y cada una de ellas se encuentra en un grado de desarrollo distinto.
IBM, Intel y Google son algunas de las grandes empresas que han apostado por los cúbits superconductores, pero también lo han hecho otras mucho más pequeñas, como Atlantic Quantum, IQM, Anyon Systems, Rigetti Computing o Bleximo. De hecho, si nos ceñimos al número de empresas que está trabajando en este tipo de bits cuánticos es razonable llegar a la conclusión de que esta es la tecnología que cuenta con un mayor respaldo y una mayor inversión, por lo que, de alguna manera, es la que va en cabeza.
Probablemente esta estrategia es la que nos ayudará a tener más cúbits, pero también es más propensa a cometer errores que los cúbits de trampas de iones, que son una de las alternativas a los superconductores. Además, estos últimos cúbits se caracterizan por trabajar a una temperatura de unos 20 milikelvin, que son aproximadamente -273 grados Celsius, con el propósito de operar con el mayor grado de aislamiento del entorno posible.
La estrategia del MIT propone unos cúbits alternativos extremadamente atractivos
Actualmente hay muchos grupos de investigación diseminados por todo el planeta trabajando en distintas tecnologías de cúbits. Puede que una de ellas, o incluso varias, demuestren su viabilidad a la hora de hacer posible la puesta a punto de un ordenador cuántico plenamente funcional, pero también cabe la posibilidad de que la tecnología de cúbits que finalmente se imponga no sea ninguna de ellas. Quizá aún no haya sido ideada y llegue más adelante. Este es, precisamente, el escenario que plantea el descubrimiento que ha hecho un grupo de físicos del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts).
En el artículo que han publicado en Physical Review Letters explican que su punto de partida es un descubrimiento del año pasado que describe un tipo de materiales que es capaz de alojar electrones que pueden fraccionar su carga eléctrica y dar lugar a cuasipartículas fraccionarias sin la mediación de un campo magnético. Los electrones son partículas fundamentales, y, por tanto, no pueden fraccionarse, por lo que este fenómeno en realidad describe el comportamiento colectivo del sistema. Parece algo muy exótico, y sin duda lo es, pero no es nuevo. Curiosamente, el descubrimiento de la capacidad de un electrón de fraccionar su carga eléctrica se produjo en 1982 y provocó que los físicos Robert B. Laughlin, Horst L. Störmer y Daniel C. Tsui fuesen galardonados con el Nobel en 1998.
El descubrimiento de la capacidad de un electrón de fraccionar su carga se produjo en 1982 y provocó que los físicos Robert B. Laughlin, Horst L. Störmer y Daniel C. Tsui fuesen galardonados con el Nobel en 1998
Laughlin, Störmer y Tsui se vieron obligados a utilizar un campo magnético extremadamente intenso y una temperatura muy baja para identificar la propiedad que acabamos de describir, pero los físicos del MIT han partido de un experimento de 2023 que permite prescindir de la utilización de un campo magnético para predecir la existencia de alones no abelianos. Los alones, o anyones, son las cuasipartículas que resultan del fraccionamiento de la carga de un electrón. Un apunte importante: los alones que se descubrieron en el experimento de 2023 son abelianos, pero los que han predicho los físicos del MIT, como acabamos de ver, son no abelianos. Y son extremadamente exóticos.
Liang Fu, profesor del Departamento de Física del MIT y líder de esta investigación, nos explica por qué son tan prometedoras estas partículas: "Los alones no abelianos tienen la sorprendente capacidad de recordar sus trayectorias en el continuo espacio-tiempo. Y este efecto memoria puede ser útil para la computación cuántica [...] Los experimentos de 2023 sobre el fraccionamiento de los electrones superaron enormemente las expectativas teóricas. Mi conclusión es que los teóricos debemos ser más audaces".
Otro investigador, Ryan Wilkinson, expone lo disruptivos que podrían ser en el futuro los presumibles cúbits fabricados con alones no abelianos: "Si esta predicción se confirma experimentalmente podría permitirnos construir ordenadores cuánticos más fiables y capaces de ejecutar un abanico más amplio de tareas. Los teóricos ya han ideado formas de aprovechar los estados no abelianos como cúbits funcionales y de manipular las excitaciones de estos estados para habilitar una computación cuántica robusta". Suena bien. Suena realmente bien. Confiemos en que finalmente la predicción de los físicos del MIT se confirme experimentalmente.
Imagen | IBM
Más información | Physical Review Letters
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