Un equipo de científicos acaba de inventar un chip que puede generar señales de control para miles de qubits, componentes básicos de las computadoras cuánticas. Por si fuera poco, también sería capaz de funcionar a temperaturas cercanas al cero absoluto.
De esta manera, el sistema criogénico , llamado Gooseberry, sienta las bases para lo que podría ser una revolución en la computación cuántica; ya que podría permitir que una nueva generación de máquinas realice cálculos con miles de qubits o más.
Según David Reilly, uno de los creadores del nuevo chip, para ver el potencial completo de una computadora cuántica se necesita operar con miles, sino millones, de qubits. Sin embargo, “las computadoras cuánticas más grandes del mundo funcionan actualmente con solo 50 qubits».
«Esta pequeña escala se debe en parte a los límites de la arquitectura física que controlan los qubits», explicó Rilley. «Nuestro nuevo chip pone fin a esos límites».
El estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Sydney y Microsoft Corporation, fue publicado en Nature Electronics.
Qubits
A diferencia de los bits binarios en las computadoras tradicionales, que toman un valor de 0 o 1, los qubits ocupan lo que se conoce como superposición cuántica, un estado indefinido que puede representar efectivamente tanto 0 como 1 al mismo tiempo.
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De esta manera, las computadoras cuánticas pueden resolver problemas matemáticos enormemente complejos que las computadoras convencionales no podrían (en un tiempo humano). No obstante, hasta la fecha, el avance la computación cuántica se ha visto limitado por la cantidad de qubits que se pueden implementar en estos sistemas.
Una de las razones es que los qubits necesitan temperaturas cercanas al cero absoluto, y otras más, para funcionar apropiadamente. Aquí hallamos un gran obstáculo: el cableado eléctrico utilizado en estos sistemas produce calor; no es mucho, pero sí lo suficiente para arruinar todo.
En ese sentido, los científicos buscado maneras de incrementar el número de bits y asegurar una baja temperatura del sistema. Dicho camino tiene sus propios límites.
«Las máquinas actuales crean una hermosa matriz de cables para controlar las señales; se ven como un nido de pájaros dorados o una lámpara de araña invertida», dice Reilly . «Son bonitos, pero fundamentalmente poco prácticos. Significa que no podemos escalar las máquinas para realizar cálculos útiles”.
Un chip para gobernarlos a todos
El equipo entendió que debía encontrar una solución alternativa e inventó Gooseberry, un chip que puede operar a temperaturas cercanas al cero absoluto. Esto permite que pueda estar dentro del ambiente super frío de los qubits, interactuando con ellos y pasando señales de los qubits a un núcleo secundario que se encuentra afuera en otro tanque extremadamente frío, sumergido en helio líquido.
De esta manera, se elimina toda necesidad de cables en el sistema, junto con el exceso de calor. El límite en computación cuántica mencionado anteriormente podría ser cosa del pasado.
«El chip es el sistema electrónico más complejo para operar a esta temperatura», explicó Reilly a Digital Trends. «Esta es la primera vez que un chip de señal mixta con 100.000 transistores funciona a 0,1 kelvin, [el equivalente a] –459,49 grados Fahrenheit, o –273,05 grados Celsius».
Si bien todavía podría pasar tiempo antes de que veamos este avance aplicado en el laboratorio, no hay duda de que este chip representa un gran avance en la computación cuántica.
