Las computadoras cuánticas tienen un problema que se vuelve cada vez más difícil de resolver: cuanto más grandes son sus procesadores, más complicado resulta mantener el control sobre sus componentes y evitar que la información se pierda. IBM acaba de demostrar una alternativa que podría cambiar la forma de construir estas máquinas. En lugar de concentrar todos los cúbits en un único chip gigantesco, sus investigadores conectaron dos procesadores independientes mediante cuatro cables superconductores, consiguiendo que intercambiaran información cuántica con una fidelidad media del 99%.
El avance, presentado por IBM Research el 27 de octubre, representa un paso importante hacia la computación cuántica modular. El experimento utilizó dos procesadores Nighthawk R1 de 120 cúbits cada uno, conectados mediante cables de aluminio de 80 centímetros. Los detalles aparecen en un trabajo científico publicado en arXiv, que todavía no ha pasado por revisión por pares.
Cuatro cables de 80 centímetros consiguieron conectar dos procesadores cuánticos
La idea puede parecer sencilla: conectar varios chips para construir una computadora más potente. De hecho, las computadoras convencionales llevan décadas utilizando arquitecturas con múltiples procesadores. Sin embargo, en el mundo cuántico las cosas son mucho más delicadas. Los cúbits dependen de estados físicos extremadamente sensibles, que pueden alterarse por perturbaciones del entorno y provocar errores durante las operaciones.
Según explica IBM en su comunicado técnico, los investigadores desarrollaron unas conexiones denominadas L-couplers, que permiten transferir información cuántica entre procesadores separados físicamente. Cada conexión incluye un cable coaxial superconductor de aluminio, cúbits auxiliares y componentes ajustables que controlan el intercambio de información.
La diferencia más importante respecto de los diseños anteriores está en la forma de instalar esas conexiones. Los cables se acoplan perpendicularmente a la superficie de los chips, en lugar de hacerlo desde los laterales. Esta disposición permite colocar más conexiones en un espacio reducido, una característica fundamental si algún día se pretende unir decenas o cientos de procesadores.
Durante las pruebas, los cuatro enlaces consiguieron transferir estados cuánticos con una fidelidad media del 99%, mientras que el mejor alcanzó el 99,29%. Como detalló Phys.org, el sistema también permitió realizar operaciones lógicas entre cúbits situados en chips diferentes y generar estados entrelazados compartidos entre ambos procesadores.
El resultado podría resolver uno de los mayores obstáculos de la computación cuántica
El experimento no se limitó a transmitir información. Los investigadores consiguieron ejecutar operaciones cuánticas de dos cúbits entre ambos procesadores, con una fidelidad media del 94,75%. Aunque el resultado es inferior al alcanzado durante las transferencias individuales, demuestra que los enlaces pueden utilizarse para realizar operaciones conjuntas y no solamente para transportar estados.
La distinción es importante: el 99% no representa la precisión de toda la computadora, sino la fidelidad de una operación específica de transferencia. De acuerdo con The Quantum Insider, todavía será necesario mejorar la estabilidad de los cúbits y reducir los errores antes de que esta arquitectura pueda utilizarse en sistemas comerciales de gran escala.
Los investigadores también comprobaron que las conexiones continuaban funcionando después de tres ciclos de calentamiento y enfriamiento. Esto representa un avance práctico para una tecnología que necesita operar dentro de refrigeradores especiales, a temperaturas cercanas al cero absoluto, y que debe soportar procesos de mantenimiento sin perder sus propiedades.
La estrategia encaja con la hoja de ruta de IBM Quantum, que contempla el desarrollo de sistemas modulares para aumentar la capacidad de procesamiento y avanzar hacia computadoras cuánticas tolerantes a fallos. En lugar de fabricar un único chip cada vez más grande, la compañía apuesta por conectar múltiples módulos mediante enlaces capaces de preservar los estados cuánticos.
Todavía queda bastante por resolver. La demostración no equivale a una computadora cuántica modular universal plenamente operativa, y una conexión con un 99% de fidelidad sigue introduciendo errores que deben gestionarse. Sin embargo, el resultado aporta una pieza importante del rompecabezas: la posibilidad de ampliar estas máquinas conectando procesadores independientes, sin obligar a que toda su capacidad dependa de un único chip.
En otras palabras, el futuro de la computación cuántica podría parecerse menos a un procesador gigantesco y más a una red de chips que trabajan juntos. Y cuatro cables superconductores acaban de demostrar que esa posibilidad está un poco más cerca.
