Dos máquinas cuánticas han hecho descubrimientos científicos reales

Dos equipos de científicos han anunciado que sus simuladores cuánticos (computadoras cuánticas avanzadas con fines científicos muy especializados) han logrado algunos descubrimientos científicos reales.

Dijo Mikhail Lukin, profesor de física de Harvard: “Lo que informamos en nuestro trabajo es realmente uno de los primeros descubrimientos realizados con una máquina cuántica”.

Breve explicación de la computación cuántica: una computadora es una máquina que resuelve problemas mediante la manipulación de una gran cantidad de bits, sistemas físicos con dos opciones posibles, como un interruptor de encendido y apagado.

Un qubit es como si ese interruptor estuviera activado o desactivado con alguna probabilidad mientras se realiza un cálculo; se activa y desactiva al mismo tiempo.

Ese interruptor (o qubit) adquiere un valor fijo una vez que el usuario lo mira.

La computadora cuántica imparte el interruptor con las probabilidades, luego resuelve los problemas haciendo que los interruptores se comuniquen entre sí, como si se ataran juntos.

Hay varias maneras de representar estos conmutadores; todo lo que necesita es un pequeño sistema que obedezca las reglas de la mecánica cuántica con dos estados posibles.

Empresas como IBM y Google persiguen sistemas electrónicos superconductores especialmente fabricados y ultrafríos.

Estos dos nuevos equipos en cambio atrapan átomos con un sistema de láser.

Pueden usar los láseres para asignar propiedades específicas a los átomos y luego permitir que el sistema cambie con el tiempo para simular algún problema.

Cada átomo atrapado es un qubit, y en este caso, un equipo en Maryland creó un sistema con 53 qubits, y el otro en Harvard, MIT y CalTech crearon uno basado en un principio físico diferente con 51 qubits, según un par de documentos publicados en Nature.

Ambos sistemas usan átomos atrapados, pero la forma en que cada uno representa los dos estados potenciales de qubits es diferente.

En la máquina Harvard/MIT/CalTech, el primer estado es un átomo con un electrón cerca del centro, el núcleo, mientras que el segundo es un átomo con un electrón muy lejano.

El de Maryland se basa en iones (un átomo que le hacen falta electrones), sus espines (una propiedad innata cuyas ecuaciones se parecen mucho a las del mundo real), y una fuerza adicional suministrada por los láseres.

Estas no son las computadoras cuánticas generales que algunos piensan que un día pueden romper el mecanismo utilizado para encriptar sus contraseñas.

Son simuladores cuánticos muy específicos con funciones muy específicas.

“Estos son problemas esotéricos que hemos resuelto”, dijo Christopher Monroe, profesor de física en la Universidad de Maryland.
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“En nuestro caso, trazamos un diagrama de fases [cómo cambian las propiedades del sistema en función de las entradas] de un modelo de magnetismo de juguete”.

El equipo de Lukin modeló cómo el calor se propaga a través de un tipo específico de sistema atómico.

“En ese momento, lo que observamos fue completamente inesperado”, dijo.

51 y 53 qubits es definitivamente ventajoso para este tipo de sistemas.

Estos sistemas atómicos atrapados permanecen coherentes durante más tiempo que el tipo de computadoras cuánticas en las que trabajan IBM y Google, lo que significa que tardan más tiempo en colapsar sus qubits en bits regulares.

Pero hay otros factores a la hora de debatir qué tan buena es una computadora cuántica, incluyendo cuán fácil es escalar y cuánto control hay sobre los qubits y con qué otros qubits hablan.

Investigadores en todas partes buscan mejorar todos estos aspectos.

“Son un paso importante en el desarrollo de tecnologías cuánticas, en particular para la simulación cuántica”, dijo Christine Muschik, del Instituto de Computación Cuántica de la Universidad de Waterloo en Canadá.

“Estos dos experimentos realmente marcan un logro en el que uno tiene una cantidad bastante grande de qubits y, al mismo tiempo, puede controlarlos bastante bien”.

Pasará mucho tiempo antes de que aparezcan más computadoras cuánticas generales.

Debido a los cortos tiempos de coherencia, puede tomar algo así como mil qubits físicos para representar un solo qubit resistente a los errores, del tipo que se usaría para hacer cálculos.

Por ahora, estas computadoras son las más adecuadas para simulaciones físicas y problemas de optimización, explicó Lukin.

En última instancia, Monroe (quien cofundó una startup llamada IonQ) cree que compañías como Google e IBM están pasando por alto estos sistemas atómicos atrapados.

Pero él piensa que habrá espacio para varios tipos diferentes de computadoras cuánticas físicas.

“Hay espacio para CDs, discos duros magnéticos y cintas”, dijo. “Creo que lo mismo sucederá en la computación cuántica”.

Fuente: Gizmodo