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El silicio antiguo podría ser la clave para construir computadoras cuánticas ubicuas
Durante décadas, los chips de silicio han estado en el corazón de todo tipo de dispositivos informáticos. Pero en la carrera por crear computadoras cuánticas, un nuevo tipo de tecnología increíblemente poderoso, el silicio ha pasado a un segundo plano frente a otros materiales. Nuevos avances podrían hacerlo más atractivo.
En teoría, el silicio debería ser un gran candidato para impulsar las máquinas de próxima generación. Ya existe una enorme infraestructura orientada a la producción de chips informáticos de silicio. Y ya existen métodos para generar qubits, o bits cuánticos, utilizando enfoques basados en silicio.
Los qubits son los bloques de construcción fundamentales de las máquinas cuánticas. La capacidad de un qubit de estar en dos estados ( 0 y 1 ) al mismo tiempo —conocido como superposición— hace posible el procesamiento masivamente paralelo que está destinado a superar las capacidades de las computadoras convencionales más poderosas.
Pero los enfoques basados en silicio han demostrado ser menos populares que las formas alternativas de generar cúbits, como el que utiliza materiales superconductores como el aluminio enfriado a temperaturas extremas. Entre otras razones, el silicio se ha evitado en gran medida porque es difícil controlar los qubits generados de esa manera y no está claro si las máquinas resultantes escalarían bien.
El gigante de chips Intel espera que los qubits giratorios ayuden a abordar estas preocupaciones. La idea básica es usar pequeños pulsos de microondas para controlar el giro de un electrón en un dispositivo de silicio y usarlo para crear qubits de manera efectiva.
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Historia relacionada Es posible que pronto haya más lenguajes de programación cuántica que computadoras cuánticas.Los académicos han estado trabajando en formas de hacer que este enfoque sea más eficiente. En un papel publicado hoy en Naturaleza , investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos y la Universidad de Wisconsin-Madison dicen que pudieron programar una máquina de dos qubits basada en qubits de espín para ejecutar un par de algoritmos que generalmente se emplean para probar la efectividad de las máquinas cuánticas. incluyendo uno que podría usarse para buscar en una base de datos.
Thomas Watson, uno de los investigadores, dice que el avance del equipo se basó en cosas como encontrar mejores formas de calibrar las puertas de la máquina o los circuitos cuánticos básicos. Él piensa que los sistemas basados en silicio podrían finalmente permitir que los qubits se empaqueten más densamente que otros enfoques. Cuanto más cerca estén los qubits entre sí, más fácil será lograr que influyan en los vecinos, lo que aumenta la potencia computacional de las máquinas.
Sin embargo, no es solo la comodidad lo que importa. Si los qubits pueden influir tanto en los vecinos más distantes como en los que están cerca de ellos, entonces una computadora tendrá aún más fuerza computacional para flexionar. Ese ha sido el enfoque de los investigadores de la Universidad de Princeton, la Universidad de Konstanz en Alemania y el Joint Quantum Institute/NIST en Maryland. En otro papel publicado en Naturaleza , describen un método para usar fotones de microondas para ayudar a acoplar qubits distantes.
Todavía queda mucho trabajo por hacer para que los qubits basados en silicio lleguen a un punto en el que se tomen más en serio, pero el potencial está ahí. Permanecen en estados cuánticos más tiempo que sus homólogos superconductores, lo que hace posible realizar más operaciones en ellos. También pueden funcionar a temperaturas más altas, lo que significa que no necesitan un equipo tan complejo para soportarlos.
Intel cree que todo esto facilitará la escala de las computadoras cuánticas a los millones de qubits necesarios para crear un sistema comercial realmente útil, razón por la cual ha estado apoyando a los investigadores que trabajan en tecnología cuántica basada en silicio. También planea comenzar a producir obleas con muchos miles de pequeños conjuntos de qubits en la misma fábrica que maneja sus tecnologías avanzadas de transistores.
Pero incluso el mayor fanático del silicio está cubriendo sus apuestas en la carrera cuántica: Intel también está desarrollando qubits superconductores.