Las computadoras cuánticas procesan datos utilizando bits cuánticos o qubits, que pueden representar una gama más amplia de valores de datos que los bits clásicos debido a un fenómeno cuántico llamado superposición. . En los últimos años, el campo de la Computación Cuántica ha avanzado significativamente, con varias empresas, como IBM y Google, desarrollando computadoras cuánticas experimentales y funcionales.
Estos pioneros también ofrecen acceso en la nube a Quantum Computing como servicio, con Microsoft Azure y Amazon Web Services brindando acceso en línea a Quantum Hardware. Estos avances indican que la Computación Cuántica ya forma parte de la industria informática, aunque se encuentra en una fase inicial y experimental.
Es importante comprender que la Computación Cuántica no pretende reemplazar las computadoras clásicas sino permitirnos ejecutar nuevos tipos de aplicaciones, como la simulación del mundo natural. Las computadoras cuánticas se destacan en la ejecución de simulaciones moleculares y de otro tipo, lo que puede mejorar significativamente nuestra comprensión de la química, la física, la biología y otros campos.
Esto, a su vez, puede revolucionar la ciencia de los materiales, la ingeniería, la atención sanitaria y otras industrias. Por tanto, si estás interesado en la Computación Cuántica como tecnología que puede revolucionar los videojuegos, es posible que te decepciones. Sin embargo, si consideramos la Computación Cuántica como una frontera radical en la informática, estos son tiempos emocionantes e innovadores.
Avances en la Computación Cuántica
En los últimos años se han producido importantes avances en el campo de la Computación Cuántica. IBM anunció su nuevo procesador Osprey de 433 qubits en noviembre de 2022 y su objetivo es ofrecer un sistema con más de 4.000 qubits para 2025.
Los sistemas d-wave ya cuentan con una computadora cuántica llamada Advantage con más de 5.000 qubits, aunque utiliza una tecnología llamada Quantum recocido , que proporciona un control más limitado. Las futuras computadoras cuánticas comerciales requerirán órdenes de magnitud más de qubits para ofrecer resultados sin errores, lo cual es un gran desafío.
Uno de los principales desafíos de la Computación Cuántica es la susceptibilidad de los qubits al ruido y errores del entorno. Las computadoras cuánticas actuales son muy propensas a cometer errores, que se vuelven más problemáticos a medida que intervienen más qubits.
Sin embargo, los investigadores están trabajando en varias soluciones. Por ejemplo, IBM ha logrado avances en la coherencia y calibración de su procesador para lograr resultados precisos a partir de una ruidosa computadora cuántica de 127 qubits. Google también ha avanzado en la corrección de errores cuánticos al reducir la tasa de error mediante la combinación de qubits físicos en un qubit lógico.
Tipos de Qubits
Se están desarrollando varios tipos de qubits para la Computación Cuántica. Un enfoque común es fabricar qubits superconductores, que utilizan materiales superconductores como el niobio y el aluminio. Otro enfoque es crear qubits de iones atrapados, que utilizan átomos ionizados en hardware cuántico. Los qubits fotónicos son otra alternativa y pueden crearse exprimiendo luz láser mediante resonadores de anillo.
Otra opción interesante es utilizar qubits de espín de silicio, que pueden fabricarse mediante técnicas de microprocesador estándar. Intel, por ejemplo, ha estado trabajando en qubits de espín de silicio y recientemente lanzó un nuevo chip de silicio de investigación cuántica de 12 qubits llamado Tunnel Falls.
Potencial de los Qubits de átomos topológicos y neutros
Hay dos tecnologías que han recibido una atención significativa durante el año pasado: los qubits topológicos y los qubits de átomos neutros. Microsoft ha estado invirtiendo en equipos de investigación que trabajan en qubits topológicos desde finales de los años 1990.
Han demostrado la física necesaria para crear qubits topológicos basados en modos cero de Majorana, que se espera que sean más fiables y adecuados para ordenadores cuánticos a gran escala tolerantes a fallos. Otras empresas, como Atom Computing, están desarrollando qubits de átomos neutros que utilizan el espín nuclear de los átomos neutros. Estos qubits ofrecen escalabilidad y la capacidad de minimizar las fuentes de error mediante esfuerzos de ingeniería diligentes. Tanto los qubits topológicos como los de átomos neutros son prometedores para el avance de la computación cuántica.
El futuro de la computación cuántica
El interés por la computación cuántica está creciendo en todo el mundo y los gobiernos están invirtiendo importantes fondos y recursos. DARPA, por ejemplo, está proporcionando financiación a empresas como Atom Computing, Microsoft y PSY Quantum para impulsar su investigación sobre diversas tecnologías de qubits. El gobierno australiano también ha publicado su Estrategia Cuántica Nacional, comprometiendo fondos para construir la primera computadora cuántica con corrección de errores en Australia.
Si bien es difícil predecir quién construirá la primera computadora cuántica tolerante a fallas a gran escala del mundo, es razonable. Se espera que una máquina de este tipo se construya en los próximos 10 años. Esto conducirá a avances significativos en diversos campos, como el modelado molecular, la ciencia de materiales y más. La Computación Cuántica tiene el potencial de impulsar la innovación científica y revolucionar muchas industrias. Si desea obtener más información y explorar la Computación Cuántica, plataformas como Azure Quantum ofrecen recursos y herramientas para la programación y la experimentación.
En conclusión, la Computación Cuántica ya no es una fantasía sino un campo que avanza rápidamente. Si bien no sustituirá a la informática digital clásica, ofrece nuevas posibilidades y aplicaciones. Se avecinan tiempos emocionantes y podemos esperar avances significativos en los próximos años. Si estás interesado en ser parte de esta frontera radical, ahora es el momento de profundizar en el mundo de la Computación Cuántica.
