Ordenadores cuánticos modulares pueden conectarse como piezas intercambiables
Investigadores logran un hito en computación cuántica: un sistema modular de cúbits superconductores, desmontable y reconfigurable, que recuerda a los ordenadores clónicos de los años 90 y promete máquinas más escalables y fiables.
Un equipo de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign presentaron un trabajo pionero que propone diseñar ordenadores cuánticos modulares, capaces de conectarse como piezas intercambiables. En lugar de construir enormes procesadores de un solo bloque, la investigación muestra como módulos de cúbits superconductores pueden unirse mediante cables desmontables, logrando transmitir información cuántica con una precisión inédita. El estudio, publicado en Nature Electronics, marca un paso decisivo hacia la creación de ordenadores cuánticos escalables y reconfigurable
Reto de la escalabilidad cuántica
Uno de los grandes obstáculos en este campo es cómo pasar de pequeños prototipos a sistemas con millones de cúbits, suficientes para realizar cálculos útiles en criptografía, simulación de materiales o Inteligencia Artificial. Los diseños monolíticos, fabricados en un solo chip, resultan difíciles de ampliar y tienden a degradar la fidelidad de las operaciones a medida que aumenta el número de cúbits.
El trabajo explicó que “la arquitectura modular permite superar este desafío mediante un ensamblaje tipo Lego, reconfiguración y expansión, en un espíritu similar al de los ordenadores clásicos modernos”. La comparación no es gratuita: igual que los clónicos de los años noventa podían adaptarse a cada necesidad, un ordenador cuántico modular podría crecer añadiendo unidades previamente probadas, optimizando el rendimiento sin sacrificar calidad.
La propuesta se basa en un principio sencillo pero poderoso: intercambiabilidad. Cada módulo contiene sus propios cúbits superconductores y puede conectarse a otro mediante un cable coaxial desmontable. Ese cable actúa como un “bus cuántico” que permite transferir excitaciones y generar entrelazamiento entre los cúbits de diferentes módulos. La clave está en lograr que esta conexión mantenga la fidelidad al nivel exigido por la corrección de errores cuánticos.
Un enlace desmontable con menos del 1 % de pérdida
El equipo liderado por Michael Mollenhauer y Wolfgang Pfaff diseñó un interconector que combina un cable coaxial superconductor con un esquema de bombeo rápido. Gracias a esta técnica, pudieron realizar puertas SWAP entre cúbits en menos de 100 nanosegundos con apenas un 1 % de error. En palabras del artículo: “hemos demostrado puertas SWAP entre módulos con un 1 % de pérdida en menos de 100 ns”.
Este resultado es especialmente relevante porque se sitúa justo en el umbral necesario para considerar una arquitectura como tolerante a fallos. En computación cuántica, alcanzar un error de aproximadamente el 1 % por operación es el requisito mínimo para que los códigos de corrección de errores funcionen de manera eficaz. Hasta ahora, la mayoría de intentos de conectar módulos había sufrido pérdidas muy superiores, en torno al 15 %.
Los investigadores también comprobaron que podían entrelazar cúbits de diferentes módulos con una fidelidad del 97,4 %, lo que representa un nivel comparable al de las operaciones dentro de un mismo chip. Esto significa que, en términos prácticos, la distancia física entre módulos deja de ser una limitación insalvable. El sistema, además, es reconfigurable: el cable puede desmontarse y volver a conectarse sin que el rendimiento se degrade de forma irreversible.
Fuente: Medios Internacionales
VTV/DR
