Resonador dieléctrico: la clave para crear computadoras cuánticas a escala
- Los procesadores cuánticos actuales tienen una escala relativamente pequeña, con menos de 100 cúbits para controlar y procesar la información cuántica.
- Una reciente investigación publicada en Science Advances ofrece una tecnología innovadora para las futuras máquinas de más de un millón de cúbits.
- El resonador dieléctrico, es un pequeño cristal transparente que parece funcionar según los primeros experimentos.
Las computadoras cuánticas, que tuvieron un crecimiento acelerado durante la última década, funcionan con bits cuánticos o cúbits. Con estos, generan partículas subatómicas como electrones o fotones.
Tienen una potencia de procesamiento mucho mayor y pueden mejorar diversas facetas de la Inteligencia Artificial (IA). Como el aprendizaje automático, o hallar nuevas maneras de modelar datos financieros.
Ahora, científicos descubrieron que un simple cristal transparente puede revolucionar la computación cuántica a gran escala. Esto, según un artículo publicado en The Conversation, que hace referencia a un estudio reciente publicado en Science Advances.
La investigación aborda uno de los problemas más recurrentes a la hora de ampliar las computadoras cuánticas: su escala. En el futuro, se necesitarán procesadores con más de 1 millón de cúbits, siendo que las actuales tienen menos de 100.
Demostraciones de empresas tecnológicas como Google reflejaron que las máquinas cuánticas actuales, aún en fase temprana, pueden superar a las supercomputadoras más potentes del mundo para alcanzar la supremacía cuántica.
En la UNSW Sydney se han esforzado por usar silicio, material que forma parte de los chips cotidianos.
En los procesadores cuánticos de silicio, la información se almacena en electrones individuales, que quedan atrapados bajo pequeños electrodos en la superficie del chip.
Los cúbits se codifican en pequeñas «brújulas» dentro de los electrones, que apuntan al norte o al sur, equivalentes a los estados 0 y 1.
En los cúbits que usan silicio, la señal de control para el estado de superposición es similar a un campo de microondas, parecido a los usados para completar llamadas telefónicas mediante 5G.
Actualmente, cada cúbit requiere un campo de control propio de microondas enviado por un cable cuyo calor debe eliminarse antes de llegar al procesador cuántico; llegan a estar a -273 ℃.
El resonador dieléctrico, pieza clave para el control global de sistemas con más de un millón de cúbits
La tecnología actual de refrigeradores puede afrontar la carga térmica del cable para procesadores de 50 cúbits, pero no tiene capacidad ante los sistemas futuros de más de un millón.
El reciente estudio encontró una solución: generar pulsos de voltaje aplicados localmente a los electrodos para que individualmente, los cúbits interactúen en el campo global. Esta técnica es más sencilla y viable que generar múltiples campos de microondas.
El trabajo muestra que el resonador dieléctrico es un componente clave para sentar las bases de la computación cuántica del futuro. Se trata de un pequeño cristal transparente que genera un campo de control sobre un área que podría contener hasta cuatro millones de cúbits.
En el experimento llevado a cabo con un chip cuántico de dos cúbits se demostró que las microondas producidas por el cristal dieléctrico, pudieron cambiar el estado de giro de cada «brújula», alcanzando un estado de superposición.
Por supuesto, la tecnología todavía se encuentra en pañales, pero es un gran paso para controlar esta capacidad crítica. Los siguientes pasos son, estudiar en profundidad el impacto del resonador dieléctrico y conseguir producir estados de superposición arbitrarios.
La buena noticia es que hoy está más cerca que ayer la computación cuántica a gran escala.
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