El camino hacia ordenadores cuánticos completamente funcionales, dotados de la capacidad para corregir sus errores, no es único. Las organizaciones que investigan en el ámbito de la computación cuántica exploran diversas tecnologÃas de cúbits, cada una en diferentes etapas de desarrollo.
Empresas de gran renombre como IBM, Intel y Google, junto a otras más pequeñas como Atlantic Quantum, IQM, Anyon Systems, Rigetti Computing y Bleximo, han puesto sus esfuerzos en los cúbits superconductores. Dado el número de empresas involucradas, esta tecnologÃa parece ser la más respaldada e invertida, lo que sugiere que lleva la delantera.
Aunque esta estrategia podrÃa proporcionarnos más cúbits, también resulta más vulnerable a los errores en comparación con los cúbits de trampas de iones, una alternativa a los superconductores. Estos cúbits trabajan a temperaturas cercanas a los 20 milikelvin, aproximadamente -273 grados Celsius, buscando operar con un máximo aislamiento del entorno.
La innovadora propuesta del MIT: cúbits alternativos y atractivos
Investigadores de todo el mundo trabajan en diferentes tecnologÃas de cúbits. Es posible que una o varias de ellas se consoliden para lograr un ordenador cuántico plenamente operativo, aunque no se descarta que la solución final sea algo aún por descubrir. Este es precisamente el escenario que plantea un reciente hallazgo de fÃsicos del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts).
En su estudio publicado en Physical Review Letters, los investigadores explican que se basaron en un hallazgo del año pasado sobre materiales capaces de albergar electrones que fraccionan su carga eléctrica, formando cuasipartÃculas fraccionarias sin necesidad de un campo magnético. Aunque los electrones no pueden fraccionarse por ser partÃculas fundamentales, este fenómeno refleja el comportamiento colectivo del sistema. Este concepto, aunque exótico, no es nuevo. En 1982 se descubrió la capacidad de un electrón para fraccionar su carga eléctrica, lo que llevó a los fÃsicos Robert B. Laughlin, Horst L. Störmer y Daniel C. Tsui a recibir el Premio Nobel en 1998.
El descubrimiento de la capacidad de un electrón de fraccionar su carga se produjo en 1982 y provocó que los fÃsicos Robert B. Laughlin, Horst L. Störmer y Daniel C. Tsui fuesen galardonados con el Nobel en 1998
Para detectar esta propiedad, Laughlin, Störmer y Tsui utilizaron un campo magnético extremadamente fuerte y bajas temperaturas. Sin embargo, los fÃsicos del MIT han partido de un experimento de 2023 que permite prescindir del campo magnético para predecir la existencia de alones no abelianos. Los alones, o anyones, son cuasipartÃculas que resultan del fraccionamiento de la carga de un electrón. Un detalle importante: los alones descubiertos en 2023 eran abelianos, pero los que los fÃsicos del MIT han predicho son no abelianos y presentan caracterÃsticas sumamente exóticas.
Liang Fu, profesor del Departamento de FÃsica del MIT y lÃder de esta investigación, explica la promesa de estas partÃculas: «Los alones no abelianos tienen la sorprendente capacidad de recordar sus trayectorias en el continuo espacio-tiempo, y este efecto memoria puede ser útil para la computación cuántica […] Los experimentos de 2023 sobre el fraccionamiento de los electrones superaron enormemente las expectativas teóricas. Mi conclusión es que los teóricos debemos ser más audaces».
Ryan Wilkinson, otro investigador, señala el potencial disruptivo de los cúbits basados en alones no abelianos: «Si esta predicción se verifica experimentalmente, podrÃamos crear ordenadores cuánticos más fiables y capaces de ejecutar un mayor número de tareas. Los teóricos ya han propuesto formas de utilizar los estados no abelianos como cúbits funcionales y de manejar las excitaciones de estos estados para habilitar una computación cuántica robusta». Esperemos que la predicción de los fÃsicos del MIT se confirme finalmente en la práctica.
Imagen | IBM
Más información | Physical Review Letters
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