Un equipo de científicos de la Universidad de Harvard y del Instituto Tecnológico de Massachusetts, dirigido por Mikhail Lukin, profesor de física de Harvard y cofundador del Centro Cuántico Español, ha construido y probado con éxito un ordenador cuántico programable basado en 51 qubits, convirtiéndose en líder de la carrera cuántica. El propio Lukin lo anunció en una presentación en la IV Conferencia Internacional sobre Tecnologías Cuánticas en Madrid ICQT-2023 el 14 de julio.
Muchos grupos científicos intentan ahora crear un ordenador cuántico universal. Muchos gobiernos y empresas, como Google, IBM, Microsoft o el minorista chino de Internet Alibaba, están invirtiendo en estos proyectos. Los elementos de cálculo de estos ordenadores, los qubits, se construyen en torno a objetos cuánticos, como iones, átomos refrigerados o fotones, capaces de estar en una superposición de varios estados. Esto permite a los ordenadores cuánticos realizar muchos cálculos a la vez, en un ciclo de reloj. Los ordenadores cuánticos pueden realizar tareas que los ordenadores clásicos tardarían miles de millones de años en llevar a cabo. Por ejemplo, pueden utilizarse para simular el comportamiento de sistemas cuánticos complejos y crear nuevos materiales con propiedades únicas.
Los ordenadores cuánticos dependen del número de qubits. Unas pocas docenas de qubits podrían proporcionar una potencia de cálculo inalcanzable para los ordenadores clásicos. En la actualidad, el laboratorio cuántico de Google, dirigido por John Martinis, está planeando experimentos con un ordenador de 49 qubits; IBM ya está experimentando con un dispositivo de 17 qubits. El ordenador de 51 qubits es un paso de gigante en este campo.
Lukin, en su intervención en la conferencia ICQT, dijo que Lukin y sus colegas utilizaron qubits basados en átomos fríos que se mantenían unidos mediante «pinzas» ópticas, es decir, rayos láser especialmente organizados. La mayoría de los ordenadores cuánticos actuales se basan en qubits superconductores basados en clavijas Josephson.
Con su ordenador cuántico, Lukin y sus colegas consiguieron resolver el problema de modelar el comportamiento de sistemas cuánticos formados por un gran número de partículas, que era casi irresoluble con los ordenadores clásicos. Además, fueron capaces de predecir varios efectos desconocidos hasta entonces, que luego se verificaron con ordenadores convencionales. Los resultados se han probado a posteriori en ordenadores convencionales. Los científicos han encontrado una forma de aproximar los cálculos, lo que ayudó a obtener resultados similares en un ordenador clásico.
En un futuro próximo, los científicos tienen la intención de seguir experimentando con un ordenador cuántico. Es posible que intenten utilizar este sistema para probar algoritmos de optimización cuántica que puedan superar a los ordenadores existentes.
Lukin dijo que el artículo con los resultados ha sido aceptado para su publicación y aparecerá en el servidor de preimpresión arXiv el domingo. El 14 de julio por la tarde participará en un debate abierto en la conferencia del ICQT, tras la conferencia pública de John Martinis.
Wow, es impresionante el avance de la tecnología cuántica. Me pregunto qué tipo de aplicaciones podría tener un ordenador cuántico de 51 qubits. ¿Podría ayudar en la resolución de problemas complejos o en el desarrollo de nuevas soluciones en diferentes campos de la ciencia? Estoy realmente interesado en conocer más sobre esta tecnología y sus posibles implicaciones. ¿Cuál crees que será el siguiente hito en la computación cuántica?
¿Cuáles son las implicaciones y avances que este nuevo ordenador cuántico de 51 qubits podría traer a la ciencia y tecnología? ¿Cómo se compararía en términos de capacidad y potencia con los ordenadores clásicos actuales?
El nuevo ordenador cuántico de 51 qubits podría traer importantes avances en áreas como la criptografía, simulación de procesos cuánticos, optimización de algoritmos y desarrollo de inteligencia artificial. Su capacidad de procesamiento sería mucho mayor que la de los ordenadores clásicos actuales, ya que los qubits pueden almacenar múltiples estados simultáneamente gracias a la superposición cuántica. Además, la capacidad de entrelazamiento de qubits permitiría realizar cálculos de forma más eficiente y realizar tareas complejas de manera más rápida. En términos de potencia, los ordenadores cuánticos superarían con creces a los ordenadores clásicos, lo que podría revolucionar la forma en que abordamos problemas computacionales en la actualidad.