Las computadoras cuánticas de átomos neutrales prometen soluciones a muchos de los problemas que acosan los dispositivos de hoy, pero la tecnología sigue siendo incipiente.Avances recientes en la capacidad de controlar y programar estos dispositivos sugieren que pueden estar a punto de estar en horario estelar.
La tecnología cuántica mejor desarrollada hoy se basa en qubits superconductoras, que alimentan tanto los procesadores de IBM como de Google.Pero si bien estos dispositivos se han utilizado para demostrar la supremacía cuántica y construir la computadora cuántica universal más grande hasta la fecha, tienen algunas limitaciones.
Para un comienzo, deben enfriarse cerca del cero absoluto, lo que requiere equipo criogénico voluminoso y costoso.Sus estados cuánticos también son muy frágiles, generalmente duraderos solo de microsegundos, y solo pueden interactuar directamente con sus vecinos más cercanos, lo que limita la complejidad de los circuitos que pueden implementar.
Las computadoras cuánticas de átomo neutral evitan estos problemas.Se construyen a partir de una variedad de átomos individuales que se enfrían a temperaturas ultra bajas al dispararles láseres.El resto del dispositivo no necesita enfriamiento y los átomos individuales se pueden organizar solo micrómetros, lo que hace que todo el sistema sea increíblemente compacto.
La información cuántica se codifica en estados atómicos de baja energía que son muy estables, por lo que estos qubits son mucho más de larga vida que los superconductores.Esta estabilidad también hace que sea difícil hacer que los qubits interactúen, lo que hace que sea más difícil crear enredos, que son fundamentales para la mayoría de los algoritmos cuánticos.Pero estos átomos neutros se pueden poner en un estado muy excitado, llamado estado de Rydberg, disparando pulsos láser, que se pueden usar para enredarlos entre sí.
A pesar de estas características prometedoras, la tecnología hasta ahora se ha utilizado principalmente para simuladores cuánticos que ayudan a comprender los procesos cuánticos pero que no pueden implementar algoritmos cuánticos. Now though, two studies in Nature, led by researchers from quantum computing companies QuEra and ColdQuanta, have shown that the technology can be used to implement multi-qubit circuits.
Los dos grupos abordan el problema de maneras ligeramente diferentes..El equipo QUERA adopta un enfoque novedoso de la conectividad en su dispositivo mediante el uso de vigas láser estrechamente centradas, conocidas como pinzas ópticas, para mover físicamente sus qubits.Esto les permite enredarlos fácilmente con qubits distantes en lugar de estar limitados a los más cercanos por.El equipo de Coldquanta, por otro lado, enredó sus qubits al simultáneamente emocionando a dos de ellos en un estado de Rydberg.
Ambos grupos pudieron implementar circuitos complejos de múltiples quits.Y como señala Hannah Williams de la Universidad de Durham en el Reino Unido en un comentario acompañante, los dos enfoques son complementarios.
Castar físicamente los qubits significa que hay largos espacios entre las operaciones, pero la conectividad flexible permite crear circuitos mucho más complejos.Sin embargo, el enfoque de Coldquanta es mucho más rápido y puede ejecutar múltiples operaciones en paralelo."Una combinación de las técnicas presentadas por estos dos grupos conduciría a una plataforma robusta y versátil para la computación cuántica", escribe Williams.
Sin embargo, se requieren una gran cantidad de mejoras antes de que eso suceda, según Williams, desde mejores fidelidades de puerta (qué tan consistentemente puede configurar la operación correcta) hasta formas optimizadas del haz de láser y láser más potentes.
Sin embargo, ambas compañías parecen estar seguras de que esto no llevará mucho tiempo.QUERA ya presentó un simulador cuántico de 256 átomos el año pasado y, según su sitio web, una computadora cuántica de 64 quits "Pronto llegará pronto."Coldquanta es más específico, con la promesa de que su computadora Hilbert de 100 quits estará disponible este año.
Queda por ver la rapidez con que los átomos neutros pueden ponerse al día con las tecnologías líderes en la industria como los qubits superconductores y los iones atrapados, pero parece que un nuevo contendiente prometedor ha entrado en la carrera cuántica.
Crédito de la imagen: Shahadat Rahman en Unsplash
