La posible revolución de la computación cuántica óptica

En el naciente campo de la computación cuántica, los ordenadores ópticos cuánticos han estado durante mucho tiempo eclipsados por los basados en tecnologías superconductoras. La computación cuántica de superconductores se ha visto acelerada por los enormes programas de desarrollo de gigantes tecnológicos como IBM y Google. La situación está comenzando a cambiar ahora, y uno de los motivos de ello es una línea pionera de investigación y desarrollo por la que avanza un grupo de expertos en Dinamarca.

Este grupo, de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) ha terminado de poner a punto recientemente todo lo básico que requiere la creación de una nueva computadora cuántica, en este caso de tipo óptico. El equipo de Mikkel Vilsbøll Larsen y Jonas S. Neergaard-Nielsen no se limita a desarrollar componentes individuales para un ordenador cuántico óptico o simplemente un simulador cuántico. Trabaja con determinación en el desarrollo de un ordenador cuántico óptico universal.

Aunque el tipo de ordenador cuántico que están desarrollando los investigadores de la DTU es conceptualmente muy diferente de un ordenador normal, también hay similitudes.

Al igual que en la computación clásica hay bits que transportan la información, en la cuántica óptica hay bits cuánticos (o qubits). También en ambos tipos de computación hay puertas lógicas, que realizan operaciones.

La demostración de lo que puede definirse como un conjunto universal de puertas lógicas y la implementación de una serie de operaciones por medio de ellas es precisamente lo que constituye el nuevo avance en la computación cuántica óptica.

En cuanto a la computación, no hay diferencia entre un ordenador cuántico basado en qubits superconductores y otro basado en qubits ópticos. Pero hay una diferencia práctica decisiva. Los ordenadores cuánticos superconductores están limitados al número de qubits fabricados en el chip procesador específico. "En cambio, en nuestro sistema, estamos creando constantemente otros nuevos y entrelazándolos cuánticamente con aquellos con los que estamos realizando los cálculos", explica Neergaard-Nielsen. "Esto significa que nuestra plataforma es fácilmente ampliable".

Además, no se requiere enfriar el hardware a las bajísimas temperaturas que requieren los superconductores. Con el sistema de la DTU, se puede hacer todo a temperatura ambiente en fibras ópticas. El hecho de que este nuevo sistema esté basado en fibras ópticas también significa que puede conectarse directamente a una futura internet cuántica, sin necesidad de dispositivos que hagan de intermediarios.

La tecnología de computación cuántica óptica desarrollada en la DTU difiere significativamente de la tecnología de computación cuántica basada en superconductores, que es la más habitual. En el sistema cuántico óptico desarrollado en la DTU, todo se hace con luz láser y a temperatura ambiente. Por ahora, la luz es guiada mediante espejos y fibras ópticas, pero los investigadores ya tienen en mente una manera de comprimir todos los componentes en un pequeño chip óptico. (Foto: Jonas S. Neergaard-Nielsen)

El equipo de la DTU expone los detalles técnicos de su avance en la revista académica Nature Physics, bajo el título “Deterministic multi-mode gates on a scalable photonic quantum computing platform”. (Fuente: NCYT de Amazings)