Inventan tecnología que mejora la comunicación entre múltiples procesadores cuánticos
Científicos lograron un avance importante en el mundo de la computación cuántica al desarrollar una nueva tecnología que mejora la comunicación entre unidades de procesamiento cuántico (QPU, por su nombre en inglés). Esta innovación aborda uno de los principales desafíos en el campo: la integración efectiva de múltiples QPUs para trabajar en conjunto, un paso importante en el desarrollo de computadoras cuánticas para fines prácticos.
La arquitectura cuántica existente ofrece una comunicación limitada entre QPUs separadas. Esta conectividad, denominada “punto-a-punto”, significa que requiere de una serie de transferencias entre los nodos de una red para llegar a su destino, exponiéndose a ruido y a tasas de error cada vez mayores.
Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) explicaron en un comunicado cómo fue que desarrollaron un nuevo dispositivo de interconexión que puede soportar una comunicación escalable “de todos a todos”, de modo que todos los QPUs dentro de una red puedan comunicarse directamente entre sí, a pesar de no estar conectados físicamente. Es decir, una interconexión por entrelazamiento remoto.
Para alcanzar este objetivo, primero se estableció una red de solo dos procesadores cuánticos mediante módulos, cada uno conformado por cuatro cúbits (o qubits, en inglés), y utilizaron la interconexión para enviar fotones de microondas de un lado a otro según la dirección marcada por el usuario. Los fotones son partículas de luz capaces de transportar información cuántica.
“El lanzamiento y la captura de fotones nos permiten crear una ‘interconexión cuántica’ entre procesadores cuánticos no locales, y con las interconexiones cuánticas viene el entrelazamiento remoto”, explicó el profesor William D. Oliver, director del Centro de Ingeniería Cuántica de MIT.
El nuevo dispositivo está equipado con una guía de ondas (waveguide, en inglés), un cable superconductor que transporta fotones entre procesadores y puede enrutarse tan lejos como sea necesario. Los cúbits acoplados a la guía de ondas emiten y absorben fotones, los cuales luego se transfieren a cúbits de datos cercanos. Los investigadores pueden acoplarle cualquier número de módulos, transmitiendo información entre una red escalable de procesadores de manera eficiente.
«En el futuro, una computadora cuántica probablemente necesitará interconexiones locales y no locales», señaló Aziza Almanakly, autora principal del estudio, publicado en la revista académica Nature Physics. “Las interconexiones locales son naturales en conjuntos de cúbits superconductores. El nuestro permite más conexiones no locales”.
Según Almanakly, con su método pueden «enviar fotones en diferentes frecuencias, tiempos y en dos direcciones de propagación, lo que le da a nuestra red más flexibilidad y rendimiento.”, añadió la estudiante de posgrado en Ingeniería eléctrica y Ciencias de la computación.
En construcción: el entrelazamiento a gran escala
El entrelazamiento cuántico «es la idea de que las partículas del mismo origen, que una vez estuvieron conectadas, siempre permanecen conectadas», afirma la NASA. Si un elemento cambia su estado, otro con el que estuvo vinculado también cambiará, independientemente de la distancia. Los físicos se apoyan en una metáfora de dos monedas para explicar el fenómeno. Si una moneda estuviera entrelazada con otra, ambas siempre tendrían el mismo resultado cuando se lancen.
Como este cambio de estado entre dos partículas vinculadas es instantáneo, independientemente de la distancia, hay un ejército de científicos intentando utilizarlo para establecer una forma de comunicación sin barreras y “teletransportar” información.
