¿Más facilidad de lo creído para lograr computadoras cuánticas muy potentes?

Los ordenadores cuánticos prometen un enorme aumento de la velocidad en la resolución de algunos cálculos muy laboriosos, e incluso imposibles para la computación actual, porque aprovechan una extraña propiedad física llamada entrelazamiento cuántico, en la que el estado físico de una diminuta partícula depende de las mediciones hechas en otra, aunque se hallen separadas por una distancia enorme. En las computadoras cuánticas, el entrelazamiento es un recurso computacional, más o menos como los ciclos de reloj de un chip procesador (kilohercios, megahercios, gigahercios) y la memoria de un computador convencional.

El equipo de Ramis Movassagh, del Centro de Investigación Thomas J. Watson de la empresa IBM, y Peter Shor, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, ambas entidades en Estados Unidos, muestra que unos sistemas simples de partículas cuánticas exhiben un entrelazamiento exponencialmente mayor de lo que se suponía previamente. Eso significa que los ordenadores cuánticos, u otros dispositivos de información cuántica, con suficiente potencia para ser de uso práctico podrían estar más cerca de lo que pensábamos.

Concretamente, un ordenador cuántico de 10.000 qubits podría exhibir unas 10 veces más entrelazamientos cuánticos que lo supuesto previamente. Y esa diferencia aumenta exponencialmente a medida que se añaden más qubits.

Una computación que implicara, digamos, 100 qubits lógicos ya estaría más allá de la capacidad de todos los ordenadores convencionales del mundo. Pero en la mayoría de los diseños teóricos actuales para ordenadores cuánticos de uso general, dar forma a un único qubit lógico requiere de más o menos unos 100 qubits físicos. La mayoría de los qubits físicos se utilizan para corrección de errores cuánticos y para codificar operaciones entre qubits lógicos.

En esta ilustración, cada línea de color representa un estado diferente de una “cadena de espín”, a la cual podemos imaginar como las orientaciones magnéticas, o espines, de una serie de partículas cuánticas. Allí donde la línea se eleva, el espín "mira hacia arriba”; allí donde desciende, el espín "mira hacia abajo”; y donde está plana, el espín es cero. (Ilustración: Christine Daniloff / MIT)

Dado que conservar el entrelazamiento entre grandes grupos de qubits es el mayor obstáculo para desarrollar dispositivos cuánticos funcionales, obtener más entrelazamiento de cúmulos más pequeños de qubits podría hacer más prácticos a los dispositivos de computación cuántica.

Los qubits de la computación cuántica son equivalentes a los bits en un ordenador convencional, pero donde un bit convencional puede tomar los valores de un 0 o un 1, un qubit puede estar en “superposición”, lo que significa que toma ambos valores al mismo tiempo. Si los qubits están entrelazados, pueden tomar todos los posibles estados de manera simultánea.

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