La computación cuántica ha dado un gran salto adelante gracias a un equipo de investigadores de la Universidad de Surrey liderados por Dr. Steve Chick y Profesor Ben Murdin. Han manipulado con éxito Átomos de fósforo Dentro de los cristales de silicio (el material de los cuales están hechos los circuitos digitales de ordenadores) y los hizo "bailar" controlando su forma y tamaño.

El método utilizado se denomina computación cuántica de "código de superficie", e implica colocar varios elementos en una rejilla fija de cristales de silicio y Utilizando el movimiento de baile de los átomos para controlar cómo interactúan.

La investigación es innovadora por dos razones.

En primer lugar, demuestra que los ordenadores cuánticos se pueden construir utilizando materiales comunes y populares, lo que aumentará la capacidad de producción y disminuirá los costos de fabricación.

En segundo lugar, el uso de cristales de silicio permitirá la integración perfecta entre los ordenadores digitales y cuánticos.

Los ordenadores digitales funcionan utilizando conmutadores llamados "bits", que pueden estar en uno de los dos estados posibles: el interruptor puede estar encendido o apagado. Los ordenadores cuánticos, por otro lado, utilizan interruptores conocidos como "qubits" - bits cuánticos - que están hechos de un solo átomo en lugar de un interruptor de metal. Lo que hace que los qubits sean ventajosos sobre los bits tradicionales es que los qubits pueden existir en Tres Estados - encendido, apagado o ambos al mismo tiempo. Esto aumenta exponencialmente el poder de cálculo al explotar la paradoja cuántica conocida como "superposición".

¿Qué es la superposición?

"Superposición" es el fenómeno en el que una partícula encarna todo estado posible de existencia disponible al mismo tiempo. Sólo cuando se observa que las partículas caen fuera de la superposición y en uno de estos estados posibles.

El físico Erwin Schrodinger creó el famoso "Experimento de pensamiento del gato de Schrodinger" para contextualizar la superposición. El experimento va así: imagina que un gato, que tiene la misma posibilidad de estar vivo o muerto, está dentro de una caja. Hasta que alguien abra la caja y confirme el estado del felino dentro, el gato está vivo simultáneamente y muerto.

Aquí hay otra manera de pensar en la superposición: ¿recuerdas al boggart de Harry Potter y el Prisionero de Azkaban, el monstruo cambiante que toma la forma de lo que la persona que más lo observa teme? Como JK Rowling escribe En la voz del profesor Lupin, "el boggart sentado en la oscuridad interior no ha asumido todavía una forma. Todavía no sabe qué asustará a la persona al otro lado de la puerta. Nadie sabe cómo es un boggart cuando está solo, pero cuando lo deje salir, inmediatamente se convertirá en lo que cada uno de nosotros más teme ".

No puedo evitar preguntarme si la creación de Rowling de esta criatura se inspiró en la superposición cuántica, porque es una representación exacta del fenómeno. Al igual que un boggart, las partículas subatómicas existen en un estado etéreo de posibilidad cuando no están bajo observación. Sin embargo, inmediatamente después de la observación, una partícula colapsará fuera de la superposición y se asentará en una forma material consistente.  

El mejor ejemplo concreto del fenómeno de superposición es, como se ha explicado anteriormente, en la computación cuántica.  

Implicaciones de la investigación

El uso de cristales de silicio en la computación cuántica haría más fácil hacer ordenadores digitales y cuánticos más compatibles, según Chick y Murdin. "Uno de los grandes retos del futuro próximo para los ordenadores cuánticos es facilitar su integración con el digital ", dijo Chick y Murdin a The University Network (TUN).

Las computadoras cuánticas se beneficiarían de microprocesadores digitales a bordo por muchas razones diferentes, especialmente para hacer que los ordenadores cuánticos sean más fáciles de programar. Si los materiales de los cuales usted fabrica computadoras cuánticas son los mismos que usamos actualmente para ordenadores digitales, entonces podría literalmente hacer que ambos tipos de computadora estuvieran en el mismo chip, ahorrando espacio, tiempo y costo.

El costo siempre ha sido un factor que inhibe la computación cuántica. Mientras que un puñado de computadoras cuánticas y circuitos cuánticos se han construido hasta ahora, éstos se hacen típicamente de metales muy costosos y exóticos. Pero si los costos de construcción de computadoras cuánticas ya no fueran prohibitivos, abriría la puerta a la posibilidad de producción en masa. "Mediante el uso de materiales más comunes y populares, nos deja dejar de preocuparnos acerca de si nuestros equipos serán compatibles con ordenadores digitales en el futuro ", dijo Chick y Murdin a TUN. "Eso hará que sea más fácil y más barato obtener ordenadores cuánticos una vez que estén lo suficientemente desarrollados como para ser fabricados".

Cuando se les preguntó qué preveían el futuro de la computación cuántica, Chick y Murdin respondieron:Nadie sabe cuándo (o si) cuánto superará digital en números crudos. La mayoría de los investigadores piensan actualmente que incluso si los ordenadores cuánticos son superados en número 1000: 1, todavía harán una gran diferencia en la vida de las personas. Algunas compañías como IBM han sugerido que primero veremos el uso generalizado de computadoras cuánticas compartidas entre muchos usuarios a través de Internet, la forma en que se usan los servidores digitales actuales ".

Chick está entusiasmado con las posibilidades de los átomos del baile. "Lo que más me gusta de este trabajo es la manera de doblar la mente con la que estos pequeños hacen múltiples trabajos al mismo tiempo, y me hace esperar nuevas formas de aprovechar la naturaleza para hacer lo que queremos y nuevos y emocionantes problemas físicos Resolver en el camino! ", Le dijo a TUN.