Un grupo de investigadores dio un paso clave en computación cuántica al crear un dispositivo tan delgado que es casi cien veces más fino que un cabello humano.
El avance se centra en un nuevo modulador óptico de fase, capaz de controlar láseres con una precisión extrema usando un chip diminuto.
Este desarrollo es crucial porque las computadoras cuánticas del futuro necesitarán manejar miles o incluso millones de qubits al mismo tiempo.
Los qubits son la unidad básica de información cuántica y requieren un control extremadamente preciso para realizar cálculos complejos sin errores.
Uno de los grandes logros del proyecto es cómo fabricaron el dispositivo, usando métodos industriales escalables, similares a los de los chips comunes.
Estos procesos son los mismos que se usan para producir microprocesadores de celulares, computadoras, autos y casi cualquier aparato electrónico cotidiano.
El trabajo fue liderado por Jake Freedman, de la Universidad de Colorado en Boulder, junto con el profesor Matt Eichenfield.
También colaboraron científicos de los Sandia National Laboratories, combinando experiencia académica e industrial para lograr buen rendimiento y bajo costo.
El chip funciona generando vibraciones de microondas que oscilan miles de millones de veces por segundo dentro del dispositivo.
Estas vibraciones permiten controlar la luz láser con muchísima exactitud, ajustando su fase y creando nuevas frecuencias muy estables.
Ese tipo de control es esencial no solo para computación cuántica, sino también para sensores cuánticos y redes cuánticas.
En muchos sistemas cuánticos, como los basados en átomos atrapados, la información se almacena literalmente en átomos individuales.
Para dar instrucciones a esos átomos, los científicos usan haces de láser extremadamente precisos, ajustados con exactitud increíble.
La frecuencia de cada láser debe calibrarse con errores menores a una fracción mínima, a veces de milmillonésimas de porcentaje.
Hoy en día, esos ajustes se logran con equipos grandes, costosos y que consumen mucha energía, poco prácticos para escalar.
Funcionan bien en laboratorios pequeños, pero no sirven si se necesitan decenas de miles de canales ópticos funcionando juntos.
Eichenfield lo explica claro: nadie va a llenar un edificio con miles de dispositivos enormes solo para controlar un computador cuántico.
Este nuevo chip consume unas ochenta veces menos energía que muchos moduladores comerciales actuales, reduciendo calor y tamaño.
Eso permite colocar muchos más canales juntos, incluso integrarlos todos en un solo chip compacto y eficiente.
Otra ventaja enorme es que el dispositivo se fabricó completamente en una planta industrial tipo “fab”, como los chips electrónicos modernos.
Según el equipo, la tecnología CMOS es la más escalable jamás creada, capaz de producir millones de dispositivos prácticamente idénticos.
Esto acerca la óptica a su propia revolución tecnológica, dejando atrás sistemas grandes y poco eficientes, como pasó con los tubos de vacío.
Ahora trabajan en integrar más funciones en el mismo chip, como filtrado y generación de pulsos, para crear sistemas completos.
El siguiente paso será probar estos chips en computadoras cuánticas reales junto a empresas del sector.
Los investigadores creen que esta tecnología es una de las piezas finales necesarias para controlar grandes cantidades de qubits.
El estudio científico donde se presentó este avance fue publicado en la revista Nature Communications.