La computación cuántica se enfrenta a su mayor desafío: el ruido

Sin embargo, en última instancia, evaluar nuestro progreso en la construcción de computadoras cuánticas útiles se reduce a un factor central: si podemos manejar el ruido. La delicada naturaleza de los sistemas cuánticos los hace extremadamente vulnerables a la más mínima perturbación, ya sea un fotón perdido creado por el calor, una señal aleatoria de la electrónica circundante o una vibración física. Este ruido causa estragos, generando errores o incluso interrumpiendo un cálculo cuántico. en sus huellas. No importa qué tan grande sea su procesador o cuáles puedan ser las aplicaciones asesinas: a menos que se pueda controlar el ruido, una computadora cuántica nunca superará lo que una computadora clásica puede hacer.

Durante muchos años, los investigadores pensaron que podían arreglárselas simplemente con circuitos ruidosos, al menos a corto plazo, y muchos buscaron aplicaciones que pudieran hacer algo útil con esa capacidad limitada. La caza no fue particularmente bien, pero eso tal vez ya no importara. En los últimos dos años, los descubrimientos teóricos y experimentales han permitido a los investigadores afirmar que el problema del ruido finalmente puede estar en las cuerdas. Una combinación de estrategias de hardware y software se muestra prometedora para suprimir, mitigar y limpiar errores cuánticos. No es un enfoque particularmente elegante, pero parece que podría funcionar, y antes de lo que nadie esperaba.

“Veo que se presentan muchas más pruebas en defensa del optimismo”, afirma Earl Campbell, vicepresidente de ciencia cuántica de Riverlane, una empresa de computación cuántica con sede en Cambridge, Reino Unido.

Incluso los escépticos más intransigentes se ven convencidos. Sabrina Maniscalco, profesora de la Universidad de Helsinki, por ejemplo, estudia el impacto del ruido en los cálculos. Hace una década, dice, estaba destruyendo la computación cuántica. “Pensé que había cuestiones realmente fundamentales. No estaba seguro de que hubiera una salida”, dice. Ahora, sin embargo, está trabajando en el uso de sistemas cuánticos para diseñar versiones mejoradas de medicamentos contra el cáncer activados por luz que sean efectivos en concentraciones más bajas y puedan activarse con una forma de luz menos dañina. Cree que el proyecto está a sólo dos años y medio de alcanzar el éxito. Para Maniscalco, la era de la “utilidad cuántica” (el punto en el que, para determinadas tareas, tiene sentido utilizar un procesador cuántico en lugar de un procesador clásico) ya casi está aquí. «De hecho, estoy bastante segura de que muy pronto entraremos en la era de la utilidad cuántica», afirma.

Poniendo qubits en la nube

Este momento decisivo llega después de más de una década de creciente decepción. A finales de la década de 2000 y principios de la de 2010, los investigadores que construían y operaban computadoras cuánticas del mundo real las encontraron mucho más problemáticas de lo que esperaban los teóricos.

Para algunas personas estos problemas parecían insuperables. Pero otros, como Jay Gambetta, permanecieron impasibles.

Gambetta, una australiana de voz suave, tiene un doctorado en física de la Universidad Griffith en la Costa Dorada de Australia. Eligió ir en parte porque le permitió alimentar su adicción al surf. Pero en julio de 2004 lo dejó y se fue al hemisferio norte para realizar investigaciones en la Universidad de Yale sobre las propiedades cuánticas de la luz. Tres años más tarde (ya era un ex surfista gracias a las frías aguas alrededor de New Haven), Gambetta se mudó aún más al norte, a la Universidad de Waterloo en Ontario, Canadá. Luego se enteró de que IBM quería hacer un poco más con la computación cuántica. En 2011, Gambetta se convirtió en una de las nuevas contrataciones de la empresa.

Lámpara cuántica en IBM en Yorktown Heights, Nueva York
El Quantum System One de IBM, una computadora cuántica disponible comercialmente, utiliza esta estructura similar a una lámpara de araña para enfriar qubits.

PEDRO GARRITANO

Los ingenieros cuánticos de IBM habían estado ocupados construyendo versiones cuánticas del dígito binario, o bit, de la computadora clásica. En las computadoras clásicas, el bit es un interruptor electrónico, con dos estados para representar 0 Y 1. En las computadoras cuánticas, las cosas son menos blancas y negras. Cuando se aísla del ruido, un bit cuántico, o “qubit”, puede existir en una combinación probabilística de estos dos estados posibles, un poco como una moneda en medio de un lanzamiento. Esta propiedad de los qubits, junto con su potencial para “entrelazarse” con otros qubits, es clave para las posibilidades revolucionarias de la computación cuántica.