Paso clave hacia bits cuánticos estables
COMPUTACIÓN CUÁNTICA.
Las computadoras cuánticas son ordenadores con la capacidad de realizar algunos tipos importantes de cálculos a una velocidad muchísimo mayor que la alcanzable por la más potente de las supercomputadoras convencionales.
Pero, por ahora, los componentes básicos que realizan los cálculos en las computadoras cuánticas, los llamados bits cuánticos, son demasiado inestables para construir procesadores cuánticos lo bastante grandes como para ser realmente útiles.
Jacob Benestad y parte del equipamiento de un laboratorio del Instituto Niels Bohr, emplazado en la Universidad de Copenhague. Este equipamiento es similar al utilizado durante los experimentos del grupo en el Instituto tecnológico de Massachusetts. Foto: Fabrizio Berritta / University of Copenhagen.
Las computadoras cuánticas dependen completamente de que los bits cuánticos permanezcan estables para poder realizar los cálculos especiales para los que están diseñadas. Por lo tanto, mientras no se disponga de bits cuánticos estables, no se podrá explotar la computación cuántica en toda su capacidad.
Las computadoras convencionales procesan datos en forma de bits. El impresionante flujo de información de imágenes, videos y texto que comúnmente circula por nuestros ordenadores se basa en un proceso muy simple: la energía está "apagada" o "encendida" en los transistores que forman el cerebro de estas máquinas. Los estados de apagado y encendido se traducen en los números 0 y 1 respectivamente. No hay valores intermedios.
Sin embargo, los bits cuánticos, que las computadoras cuánticas utilizan para procesar información, también pueden tener formas intermedias entre el cero y el uno. No se trata solo del estado de apagado y del de encendido; la información puede estar en cualquier punto intermedio. Al mismo tiempo, cada bit cuántico individual puede "conocer" el estado de todos los demás bits cuánticos, al menos mientras no haya perturbaciones que lo impidan. En conjunto, esto permite que las computadoras cuánticas puedan ser increíblemente rápidas al realizar ciertos tipos de cálculos.
Un ordenador convencional almacena y procesa un número a la vez, mientras que una computadora cuántica puede trabajar con todos los números posibles simultáneamente mediante un fenómeno llamado "superposición cuántica".
Los bits cuánticos son extremadamente sensibles a su entorno. Incluso pequeñas perturbaciones pueden hacerles perder sus propiedades únicas. Esta limitación puede superarse creando bits cuánticos con mayor estabilidad.
Esa meta está ahora más cerca, gracias a que unos científicos han desarrollado un sistema que monitoriza los bits cuánticos en tiempo real y ajusta su frecuencia continuamente para compensar las distorsiones generadas por el entorno. Los bits cuánticos con los que trabaja este sistema son los de tipo transmón, una modalidad de bits cuánticos superconductores.
El equipo autor de este logro lo integran, entre otros, Fabrizio Berritta, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, Jacob Benestad, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, y Anasua Chatterjee, del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague en Dinamarca.
El nuevo sistema detecta cuándo el bit cuántico comienza a volverse inestable y corrige su frecuencia inmediatamente para que se mantenga estable. Esto se puede comparar con el uso de una cuerda de guitarra. La cuerda puede servir, en combinación con las otras, para tocar música preciosa. Pero ello solo puede lograrse si la cuerda está afinada correctamente. La cuerda se desafina si las condiciones ambientales cambian lo suficiente. Siguiendo este símil, puede decirse que el equipo de investigación logró encontrar una manera de afinar la cuerda de guitarra en tiempo real mientras se está interpretando la canción. De esta forma, el bit cuántico mantiene su tono durante más tiempo del que sería posible sin esta intervención, y la pieza musical puede interpretarse entera sin problemas.
Berritta y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo sistema estabilizador de bits cuánticos en la revista académica PRX Quantum, bajo el título “Efficient Qubit Calibration by Binary-Search Hamiltonian Tracking”.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings