La red de procesadores cuánticos permitirá que los ordenadores manejen cantidades de información enorme sin necesidad de tener un gran tamaño
La carrera por disponer de ordenadores cuánticos de uso práctico acaba de dar un salto de gigante. Investigadores del Departamento de Física de la Universidad de Oxford han conectado por primera vez dos procesadores cuánticos diferentes mediante una interfaz de fotones. Así, han creado la primera computadora cuántica que funciona a partir de una red interconectada, según publican en la revista Nature.
Se trata de un avance determinante debido al conocido como ‘problema de la escala’: dada la enorme capacidad de procesamiento que permite la tecnología cuántica, los ordenadores que la aprovechan deberían tener un tamaño gigantesco. No obstante, separar los procesadores en fragmentos más pequeños interconectados entre sí y con los terminales facilitaría la aparición de dispositivos de usuario.
Esta arquitectura se basa en módulos que contienen cada uno una pequeña cantidad de bits cuánticos (qubits) atrapados en iones. Al unirlos mediante fibra óptica, la comunicación se realiza con fotones lumínicos en lugar de señales eléctricas, lo que permite repartir las funciones de cálculo por la red a la velocidad de la luz. En teoría, no hay límite a los módulos de qubits que se podrían añadir. Además se beneficiarían del entrelazamiento cuántico por el que dos partículas separadas en el espacio se superponen, compartiendo información sin tener que desplazarse.
Este estudio demuestra por primera vez que es posible reproducir la teleportación cuántica de puertas lógicas -los componentes mínimos de un algoritmo- en el marco de una red interconectada. Según los investigadores, esto puede sentar las bases del ‘internet cuántico’, en el que los procesadores lejanos entre sí podrían formar un canal seguro para la comunicación y la computación.
«Las demostraciones previas de la teleportación cuántica se han enfocado en la tranferencia de estados físicos entre sistemas separados entre sí en el espacio», explica Dougal Main, líder del estudio. «Nosotros nos centramos en crear interacciones ente sistemas distantes. Si las diseñamos con cuidado, podemos efectuar operaciones de puertas lógicas cuánticas entre qubits alojados en diferentes ordenadores, ‘conectando’ así varias computadores».
Se trata de un concepto similar al de los ‘superordenadores’, prosigue, formados a partir de sistemas más pequeños pero interconectados para ofrecer una mayor capacidad de procesamiento de lo que permitiría cada una por separado. Esta estrategia permite evitar los obstáculos de diseño asociados al empaquetamiento de cantidades cada vez mayores de qubits, indispensables para garantizar la fiabilidad de los cálculos más avanzados.
«Al interconectar los módulos mediante enlaces fotónicos, el sistema gana una valiosa flexibilidad, permitiendo actualizarlos o sustituirlos por separado sin alterar el funcionamiento global», añade Main. Para probarlo, los investiggadores aplicaron el algoritmo de búsqueda de Grover, que busca un ítem concreto en una base de datos sin clasificar aprovechando los fenómenos de entrelazamiento y superposición para explorar múltiples posibilidades en paralelo.
La demostración se completó con éxito, lo que evidencia según los autores que el enfoque distributivo de las capacidades cuánticas se puede extender más allá de un único dispositivo. Esto a su vez sienta las bases para la desescalada en tamaño de los ordenadores que usan esta tecnología, de modo a volverlos accesibles al usuario sin perder la potencia necesaria para resolver tareas para las que incluso los actuales superordenadores tardarían años.
«Nuestro experimento demuestra que la distribución del procesamiento de información a gran escala mediante redes cuánticas es fáctible con la tecnología actual», explica el profesor David Lucas, investigador principal. «Pero la desescalada de la tecnología cuántica es un reto formidable que aún tenemos por delante, y que requerirá sin duda avances en la física y proyectos extensos de ingeniería en los próximos años».
Fuente: elespanol.com