La carrera por dominar la computación cuántica ha dado un salto significativo con el logro histórico de conectar dos procesadores cuánticos diferentes mediante una interfaz de fotones.
Este avance, publicado en la revista Nature por investigadores del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, marca el nacimiento de la primera computadora cuántica basada en una red interconectada.
El éxito de este experimento resuelve en gran medida el problema de la escala que ha frenado el desarrollo de computadores cuánticos prácticos.
La capacidad de procesamiento tan grande que permite esta tecnología requiere de dispositivos de gigantesco tamaño, lo cual dificulta su aplicación real.
La arquitectura propuesta por los investigadores utiliza módulos independientes, cada uno con una pequeña cantidad de qubits atrapados en iones.
Al conectar estos módulos mediante fibra óptica, la comunicación se realiza a través de fotones lumínicos en lugar de señales eléctricas, permitiendo distribuir las funciones de cálculo a la velocidad de la luz.
En teoría, no hay límite al número de módulos que se podrían añadir, explica Dougal Main, líder del estudio.
Esta red interconectada también aprovecha el fenómeno del entrelazamiento cuántico, donde dos partículas separadas comparten información instantáneamente sin necesidad de contacto físico.
Este estudio demuestra por primera vez la posibilidad de replicar la teleportación cuántica de puertas lógicas, los componentes básicos de cualquier algoritmo, en un marco de red interconectada.
Esta tecnología podría sentar las bases para el internet cuántico, donde procesadores distantes podrían formar un canal seguro para la comunicación y la computación.
Las demostraciones previas se han centrado en la transferencia de estados físicos entre sistemas separados, afirma Main.
Nosotros nos enfocamos en crear interacciones entre sistemas distantes.
Este concepto recuerda al funcionamiento de los superordenadores, formados por sistemas más pequeños interconectados para ofrecer una mayor capacidad de procesamiento que un único dispositivo individual.
Esta estrategia evita los obstáculos de diseño asociados al empaquetamiento de cada vez mayores cantidades de qubits, esenciales para la fiabilidad de cálculos avanzados.
La flexibilidad del sistema se ve reforzada por el uso de enlaces fotónicos, lo que permite actualizar o sustituir módulos individualmente sin afectar al funcionamiento global.
Para probar su funcionamiento, los investigadores aplicaron el algoritmo de búsqueda de Grover, utilizado para encontrar un elemento específico en una base de datos desordenada, aprovechando la superposición y el entrelazamiento cuántico para explorar múltiples posibilidades simultáneamente.
La demostración fue exitosa, lo que confirma que la distribución del procesamiento cuántico a gran escala mediante redes es posible con la tecnología actual.
Nuestro experimento demuestra que la distribución del procesamiento de información a gran escala mediante redes cuánticas es factible con la tecnología actual, afirma el profesor David Lucas, investigador principal del proyecto.
La desescalada de la tecnología cuántica es un desafío formidable que aún tenemos por delante y requerirá avances en la física y proyectos de ingeniería extensos en los próximos años.
