Los próximos ordenadores cuánticos necesitarán sólo un átomo

Un solo átomo podría revolucionar la computación cuántica

La computación cuántica y los ordenadores cuánticos parece el paso siguiente en la evolución lógica de la tecnología. Cada vez se construyen chips de un tamaño menor, y cuanto menor es su tamaño, mayor es la velocidad de procesado. Optimizar a niveles desconocidos el procesamiento de datos es el anhelo de físicos y astrofísicos.

La informática cuántica incorpora algunas propiedades complejas de la materia. La superposición cuántica permite que un átomo esté simultáneamente en estados diferentes: uno con su eje de giro apuntando, otro hacia arriba y hacia abajo, o también permite la combinación entre sus ejes.

Un ordenador cuántico fuanciona manipulando los átomos, lo que abre un abanico de opciones posibles que un ordenador convencional no alcanza. La informática tradicional se basa en unos"ceros" y "unos", por lo que tan solo tiene dos opciones, llamados bits. En cambio, la memoria de una computadora cuántica utiliza, lo que se conocen como bits cuánticos o qubits, que presentan una superposición de estos dos estados. El número de cubits representa la cantidad de bits que pueden estar en superposición

Como resultado de esta superposición, los físicos teóricos estiman que una computadora cuántica, solo necesita de un centenar de qubits para superar ampliamente el poder de procesamiento de los ordenadores más poderosos actuales. Por lo tanto, construir un ordenador cuántico es uno de los principales objetivos tecnológicos de la física y la astrofísica modernas.

Nueva arquitectura revolucionaria para la computación cuántica

El físico Hannes Pichler, del Instituto de Física Atómica, Molecular y Óptica Teórica (ITAMP) y tres compañeros suyos se han propuesto llevar a cabo una nueva forma de construir una computadora cuántica: usando un solo átomo. La teoría de este grupo de científicos establece que los fotones pueden usarse como portadores de información y actuar como qubits, pero para usarlos en una computadora con un procesador cuántico deben estar capacitados para interactuar entre ellos. En condiciones normales, la luz no interactúa consigo misma, por lo que el desafío es crear correlaciones entre los fotones. 

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La idea clave de esta teoría es permitir que los fotones de luz de un átomo interactúen con sus propios reflejos de la imagen especular. Los fotones que emite el átomo se reflejan en el espejo y pueden interactuar de nuevo con el átomo, pero con un ligero retraso. Esa demora, según muestran los científicos, hace que la forma de onda combinada de los fotones sea tan compleja que, en principio, cualquier cálculo cuántico puede lograrse simplemente midiendo los fotones emitidos.

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Este descubrimiento teórico no es solo un avance conceptual en la óptica cuántica y la transmisión de la información, sino que es posible que abra la puerta al desarrollo de nuevas tecnologías. La propuesta de poder configurar un ordenador cuántico con tan solo un átomo es bastante atractiva, ya que minimiza los recursos necesarios para realizar las tareas de procesamiento. Hasta el momento la teoría se basa, únicamente, en elementos que ya se han demostrado con los últimos experimentos.

[Fuente: Phys.org]