Desvelado el diseño del primer procesador cuántico completo

Investigadores de la universidad de New South Wales (UNSW) han dado con un nuevo tipo de arquitectura que utiliza semiconductores estándar (usados en procesadores convencionales) para realizar cálculos cuánticos. Así, se ha creado el primer procesadaor cuántico completo, demostrando que se puede desbloquear el poder de ésta tecnología utilizando el mismo tipo de componentes de los equipos convencionales.

La computación cuántica práctica lleva siendo noticia todo este año, con avances significativos a nivel teórico. Claro, llevar la teoría a la práctica es si cabe lo más complicado del proceso, y los ingenieros e investigadores llevan años dándose de cabeza contra el muro que se ha creado a éste respecto.

La computación cuántica: un poco de teoría

Ahora mismo, los chips “normales” de los productos tecnológicos (como PCs o smartphones) almacenan la información como bits binarios (unos o ceros). El sistema funciona bastante bien, pero lógicamente tiene un límite en cuanto a cantidad de datos que pueden ser procesados. Los Qubits, por otro lado, tienen los estados 1, 0, y ambos al mismo tiempo, haciendo que los ordenadores cuánticos tengan una potencia de computación abrumadora. Cuando se hacen cálculos utilizando Qubits, las posibilidades representadas crecen exponencialmente.

Dos Qubits pueden existir de manera simultánea como cuatro posibilidades de números de dos bits (00, 01, 10 y 11). Con tres Qubits, se pueden representar todas las posibles combinaciones de tres números (000, 001, 010, 100, 011, 110, 101, 111) y además, todas al mismo tiempo. Ahora imaginad si lo que tenemos son 40 Qubits, y tenemos la representación binaria de cada número hasta el infinito, pudiendo representar las operaciones en cada uno de éstos números por separado y de manera simultánea. Es una auténtica monstruosidad de capacidad de proceso, y además de manera paralela. Esto es, explicado un poco a lo bruto, la computación cuántica.

Claro que, lo malo de la computación cuántica, es que se usa una peculiar particularidad de la realidad, en la que las partículas existen en lo que llaman “niebla de posibilidades” hasta que se conectan a un sistema que define sus propiedades. Esta niebla de posibilidades tiene características matemáticas enormemente útiles si se saben manejar y, sobre todo, si se sabe con suma exactitud lo que se busca. Mientras que la computación tradicional es binaria y se representa con unos y ceros, la computación cuántica permite crear capas complejas para representar el enorme espectro de posibilidades que ofrece. En otras palabras, es sumamente complicado de representar.

El problema es que esta niebla de posibilidades, también llamada Qubit, es delicada por este motivo. No se puede “medir” como tal, al menos no de manera estricta, y además tienden a “colapsarse” cuando se intentan medir. Se necesitan cientos de miles de Qubits para que cualquier cálculo merezca la pena y que no se produzcan colapsos no deseados. Para garantizar que los Qubits inestables no introducen errores, se debe organizar un código de corrección de errores muy robusto, lo que complica todavía más todo tipo de cálculos.

El primer procesador cuántico completo

Como decíamos al principio, los investigadores de la UNSW han logrado crear un nuevo procesador cuántico completo utilizando materiales convencionales. Es la primera vez en la historia que se intenta -ha habido muchos intentos fracasados anteriores-, por lo que estamos hablando de todo un hito en la historia.

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