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Los ordenadores cu\u00e1nticos capaces de realizar asombrosos c\u00e1lculos alucinantes parecen empezar a asomar por el horizonte (ver\u00a0TR10: Ordenadores cu\u00e1nticos funcionales<\/em><\/a>). Pero,\u00a0\u00bfqu\u00e9 aspecto tendr\u00e1n los primeros modelos?<\/strong><\/p>\nLos grandes bateadores de la industria como\u00a0IBM<\/a>,\u00a0Google<\/a>,\u00a0Microsoft<\/a>\u00a0e\u00a0Intel<\/a>, as\u00ed como algunas\u00a0start-ups<\/em>\u00a0como\u00a0Rigetti Computing<\/a>\u00a0y\u00a0Quantum Circuits Incorporated<\/a>, no paran de dar pasos\u00a0hacia ordenadores cu\u00e1nticos m\u00e1s \u00fatiles mediante\u00a0circuitos superconductores enfriados a temperaturas extremas<\/strong>\u00a0(ver\u00a0Los c\u00fabits superconductores de Google podr\u00edan estar a punto de lograr la supremac\u00eda cu\u00e1ntica<\/em><\/a>).<\/p>\n Mientras tanto, dos equipos de investigaci\u00f3n han demostrado que\u00a0un enfoque\u00a0bastante ignorado por la industria puede escalarse hasta un nuevo nivel de complejidad para ejecutar tareas \u00fatiles.<\/strong>La propuesta, que utiliza \u00e1tomos confinados para realizar c\u00e1lculos, no produce\u00a0ordenadores cu\u00e1nticos universales capaces omnipotentes, pero sugiere\u00a0que el\u00a0enfoque at\u00f3mico puede tener m\u00e1s potencial de lo que se cre\u00eda. El trabajo tambi\u00e9n sugiere que los \u00e1tomos podr\u00edan ser una estrategia mejor para convertir los sistemas de laboratorio en pr\u00e1cticos ordenadores cu\u00e1nticos a gran escala.<\/p>\n El enfoque superconductor ha tenido \u00e9xito, en parte, porque las t\u00e9cnicas de ingenier\u00eda utilizadas para fabricar circuitos de silicio se han afinado durante las \u00faltimas d\u00e9cadas. Pero\u00a0hay una amplia gama de enfoques distintos para dise\u00f1ar un ordenador cu\u00e1ntico.<\/strong><\/p>\n En\u00a0dos<\/a>\u00a0art\u00edculos<\/a>\u00a0publicados el mes pasado en la revista\u00a0Nature<\/em>\u00a0, un equipo del Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts (MIT, EEUU) y la Universidad de Harvard (EEUU), y otro de la Universidad de Maryland y el Instituto Nacional de Est\u00e1ndares en Washington DC (ambos en EEUU), revelan que\u00a0han dise\u00f1ado\u00a0calculadoras cu\u00e1nticas especializadas, cada una con m\u00e1s de 50 c\u00fabits<\/strong>, mucho m\u00e1s de lo que se hab\u00eda demostrado anteriormente (ver\u00a0IBM anuncia un ordenador cu\u00e1ntico de 50 c\u00fabits pero no dice c\u00f3mo funciona<\/em><\/a>). En ambos casos, los investigadores crearon simuladores cu\u00e1nticos, m\u00e1quinas capaces de usar c\u00e1lculos an\u00e1logos para modelar c\u00f3mo interact\u00faan las part\u00edculas cu\u00e1nticas.<\/p>\n Aunque los dos sistemas usan \u00e1tomos, su funcionamiento es distinto.\u00a0El sistema MIT-Harvard maneja 51 c\u00fabits mediante\u00a0l\u00e1seres que atrapan\u00a0\u00e1tomos neutros en un estado excitado. La m\u00e1quina Maryland-NIST, que maneja 53 c\u00fabits, atrapa\u00a0iones de iterbio mediante electrodos recubiertos de oro. Ambos trabajos\u00a0sugieren que\u00a0un enfoque alternativo para dise\u00f1ar m\u00e1quinas cu\u00e1nticas podr\u00eda tener el potencial de desafiar al enfoque de la industria.<\/strong><\/p>\n El f\u00edsico de Harvard\u00a0Mikhail\u00a0<\/a>Lukin<\/a>, que desarroll\u00f3 uno de los sistemas en colaboraci\u00f3n con\u00a0Vladan Vuletic<\/a>, del MIT, explica: “Aunque\u00a0nuestro sistema a\u00fan no constituye un ordenador cu\u00e1ntico universal, podemos programarlo eficazmente controlando las interacciones entre los c\u00fabits”.<\/p>\n El investigador de Rigetti Computing Will Zeng,\u00a0cuya\u00a0empresa\u00a0ha recibido decenas de millones de euros en fondos de capital riesgo para el desarrollo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, dice que la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica a esta escala es un paso significativo. De hecho,\u00a0simular los efectos cu\u00e1nticos fue el prop\u00f3sito original de un ordenador cu\u00e1ntico\u00a0propuesto<\/a>\u00a0por el f\u00edsico Richard Feynman hace m\u00e1s de 40 a\u00f1os<\/strong>. Ahora los cient\u00edficos “pueden mostrar algo del potencial inherente de los ordenadores cu\u00e1nticos, por lo que los resultados son emocionantes”, afirma.<\/p>\n Los ordenadores cu\u00e1nticos funcionan de forma totalmente distinta a los ordenadores convencionales. Mientras que un ordenador normal toma bits binarios de informaci\u00f3n, codificados como ceros y unos, y realiza c\u00e1lculos uno tras otro,\u00a0un ordenador cu\u00e1ntico explota dos propiedades de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para hacer c\u00e1lculos en paralelo: en enlazamiento y la superposici\u00f3n<\/strong>. El resultado que que la m\u00e1quina es capaz de hacer c\u00e1lculos con grandes cantidades de informaci\u00f3n en mucho menos tiempo. Varias docenas de bits cu\u00e1nticos pueden realizar c\u00e1lculos con\u00a0miles de millones de datos en un solo paso.<\/p>\n Durante a\u00f1os, la tecnolog\u00eda parec\u00eda un sue\u00f1o inalcanzable, pero su potencial es innegable. As\u00ed que\u00a0ahora que parece que s\u00ed ser\u00e1 posible construir una m\u00e1quina de este tipo, la emoci\u00f3n no para de crecer<\/strong>\u00a0(ver\u00a0Los qu\u00edmicos podr\u00edan ser los primeros en beneficiarse de los ordenadores cu\u00e1nticos<\/em><\/a>).<\/p>\n El hito de los 50 c\u00fabits\u00a0es significativo porque, en ese punto, las m\u00e1quinas cu\u00e1nticas deber\u00edan ser capaces de realizar c\u00e1lculos que resultar\u00edan dif\u00edciles, si no imposibles, de ejecutar incluso con el superordenador m\u00e1s enorme disponible. Algunos cient\u00edficos se refieren a esto como\u00a0“supremac\u00eda cu\u00e1ntica”.<\/strong>\u00a0Tanto IBM como Google est\u00e1n desarrollando ordenadores cu\u00e1nticos superconductores de prop\u00f3sito general capaces de utilizar ese n\u00famero de c\u00fabits.<\/p>\n Pero lo m\u00e1s importante es que\u00a0los c\u00fabits de los dos nuevos modelos basados en \u00e1tomos pueden ser m\u00e1s f\u00e1cilmente escalables<\/strong>, seg\u00fan\u00a0el profesor de la Universidad de Maryland y l\u00edder de uno de los trabajos,\u00a0Chris Monroe<\/a>. Los c\u00fabits de los sistemas de estado s\u00f3lido no son id\u00e9nticos, lo que significa que un sistema as\u00ed ha de ser cuidadosamente calibrado, y esto puede resultar complicado a medida que el tama\u00f1o de una m\u00e1quina aumenta. Pero los c\u00fabits at\u00f3micos,\u00a0aunque son m\u00e1s dif\u00edciles de controlar, son id\u00e9nticos y no necesitan calibrado.\u00a0“Los \u00e1tomos son, en cierto sentido, el c\u00fabit perfecto”,<\/strong>\u00a0afirma Monroe, y a\u00f1ade que los sistemas at\u00f3micos pueden resultar m\u00e1s f\u00e1ciles de reconfigurar, haci\u00e9ndolos m\u00e1s adecuados para abordar una gama m\u00e1s amplia de problemas.<\/p>\n Eso no quiere decir que dise\u00f1ar sistemas cu\u00e1nticos m\u00e1s grandes y pr\u00e1cticos sea tarea f\u00e1cil. Vuletic\u00a0opina: “Creemos que\u00a0podemos alcanzar alrededor de 1.000 bits cu\u00e1nticos de manera sencilla, pero a partir de ah\u00ed,\u00a0la situaci\u00f3n est\u00e1 menos clara<\/strong>“.<\/p>\n Y si hay algo a\u00fan m\u00e1s importante es que, de momento,\u00a0s\u00f3lo tenemos una liger\u00edsima idea de para qu\u00e9 podr\u00edan servir realmente los ordenadores cu\u00e1nticos<\/strong>. En un estudio hist\u00f3rico publicado en septiembre, un equipo de IBM utiliz\u00f3 un ordenador cu\u00e1ntico, llamado IBM Q, para\u00a0simular la estructura<\/a>\u00a0del hidruro de berilio, la mol\u00e9cula m\u00e1s compleja jam\u00e1s analizada de esta manera. Probablemente no sepamos de qu\u00e9 ser\u00e1n capaces hasta que llegue a manos de muchos m\u00e1s ingenieros y programadores. Monroe, de la Universidad de Maryland,\u00a0concluye: “Estamos empezando a ir m\u00e1s all\u00e1 de la era de la f\u00edsica a la ingenier\u00eda cu\u00e1ntica”.<\/p>\n