El camino hacia la supremacía cuántica se complica por un desafío de cuento de hadas: ¿cómo transportar una nube sin cambiar su forma?
La posible solución suena casi tan fantástica como el problema: se podría guiar a la nube para que baile mientras viaja, al ritmo de un material único conocido como cristal del tiempo.
Krzysztof Giergiel y Krzysztof Sacha de la Universidad Jagellónica de Polonia y Peter Hannaford de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia proponen un nuevo tipo de circuito «temporal» que podría estar a la altura de la tarea de preservar los estados nebulosos de los qubits a medida que son transportados a través de las tempestades de la lógica cuántica.
A diferencia de las descripciones de objetos que tienen ubicaciones y movimientos claramente definidos, una perspectiva cuántica de la misma partícula describe características como su posición, momento y giro como una confusión de probabilidades.
Esta «nube» de posibilidades se entiende mejor de forma aislada. Una vez que la partícula interactúa con su entorno, su abanico de posibilidades cambia, como las probabilidades de que un corredor gane la carrera de 100 metros en los Juegos Olímpicos, hasta que finalmente se observa un solo resultado.
Así como una computadora clásica puede usar los estados binarios de las partículas como interruptores de encendido y apagado en puertas lógicas, las computadoras cuánticas pueden teóricamente explotar la propagación de incertidumbres en una partícula para resolver rápidamente sus propios tipos de algoritmos , muchos de los cuales serían poco prácticos o incluso imposibles de resolver a la antigua usanza.
El desafío consiste en preservar la coherencia de esa nube cuántica de posibilidades, llamada qúbit, durante el mayor tiempo posible. Con cada sacudida, cada brisa electromagnética, aumenta el riesgo de errores que arruinan el proceso de análisis de números.
Las computadoras cuánticas prácticas requieren cientos, si no miles, de qubits para permanecer intactos durante períodos prolongados, lo que convierte un sistema a gran escala en un desafío monumental.
Los investigadores han buscado diversas formas de hacer que la computación cuántica sea más robusta, ya sea bloqueando qubits individuales para protegerlos de la decoherencia o construyendo redes de seguridad a su alrededor .
Ahora los físicos Giergiel, Sacha y Hannaford han descrito un nuevo enfoque que convierte a las computadoras cuánticas en una sinfonía de qubits guiada por la batuta de un tipo muy extraño de director.
Los cristales de tiempo son materiales que se transforman siguiendo patrones repetidos a lo largo del tiempo. Teorizados como curiosidades hace poco más de una década, desde entonces se han desarrollado versiones de estos sistemas de «tictac» utilizando el suave impulso de un láser y grupos de átomos ultrafríos, donde las ráfagas de luz envían partículas a oscilaciones periódicas que desafían la sincronización del láser.
El trío de físicos propone utilizar la periodicidad única de un cristal de tiempo como base para un nuevo tipo de circuito «temporotrónico«. Utilizada para guiar las delicadas ondas de un gran número de qúbits cargados de información, esta periodicidad podría ayudar a reducir las colisiones accidentales que son responsables de muchos errores.
