No hay ninguna gran tecnología en la industria, o casi ninguna, que no se mueva para ser la primera en superar la actual era de la Informática Cuántica a Escala Intermedia Ruidosa (NISQ). Es una competición musculosa, pero también deliciosamente científica, que ve a grandes expertos explorar y apostar por qubits de distinta naturaleza, estimulando al público a seguir la contienda. Mientras tanto, surgen predicciones cada vez más osadas de computación cuántica tolerante a fallas.
En los casos más afortunados, también van acompañadas de hojas de ruta concretas y detalladas con varias etapas intermedias en las que se participa con mayor o menor entusiasmo. Bastante acalorado es con el que se ha recibido el anuncio de Microsoft, que ahora se compromete públicamente a construir su propia supercomputadora. En menos de 10 años, este gigante tecnológico planea construir una, utilizando qubits topológicos, capaz de realizar un millón de operaciones cuánticas por segundo.
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La carrera por el hito
IBM, IonQ y otros también aspiran a resultados similares, pero explotando métodos más consolidados para construir qubits. Microsoft ha elegido un camino diferente, y esto ya se supo el año pasado, cuando destacó por primera vez su capacidad para crear qubits basados en las cuasipartículas de Majorana.
Se trata de partículas producidas por la división de un electrón en dos mitades, que actúan como sus propias antipartículas, sin aniquilarse entre sí, permaneciendo sorprendentemente estables. Una propiedad que podría aprovecharse para almacenar información, una vez superado el obstáculo de su compleja creación.
Microsoft lo está consiguiendo. Lo ideal sería aplicar la ingeniería cuántica a los qubits de Majorana en chips cuánticos, y manipularlos para lograr un aumento exponencial de nuestra potencia de cálculo.
De momento, el gigante de Redmond ha publicado un nuevo artículo revisado por pares en la revista Physical Review B de la Sociedad Americana de Física, en el que hace un recuento de los claros avances logrados en el último año. Al mismo tiempo, también se muestra muy sincero sobre el camino que queda por recorrer. Todavía no es posible prometer herramientas prácticas y beneficiosas para la ciencia o la industria: aún queda trabajo por hacer en materia de resiliencia.
En la práctica, en el laboratorio, esto significaría poder trabajar con qubits físicos, introducirlos en un código de corrección de errores y utilizarlos como unidades que sirvan de qubits lógicos. Para ello, Microsoft explica que necesitaría una computadora cuántica capaz de realizar un millón de operaciones cuánticas fiables por segundo, con una tasa de error de una en cada billón de operaciones.
Una década de trabajo cuántico
El camino es cuesta arriba, pero no menos que otros, ni inviable. De hecho, Microsoft ya tiene claros los próximos pasos a dar. El primero será la construcción de qubits protegidos por hardware: serán pequeños -menos de 10 micras de diámetro- y lo suficientemente rápidos como para realizar una operación en un qubit en menos de un microsegundo.
A continuación, trabajará en el entrelazamiento de estos qubits para hacerlos funcionar mediante un proceso llamado trenzado, que permite fabricar qubits a partir de nanocables (estructuras diminutas que presentan un comportamiento mecánico cuántico).
Solo entonces se podrá pensar en construir un sistema multiqubit más pequeño y demostrar un sistema cuántico completo. Una hoja de ruta ambiciosa, pero clara y transparente, que expertos, aficionados y curiosos podrán seguir a la espera de tener en sus manos el resultado final.
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