Computadors quàntics: el MIT i Harvard es fan més propers amb "Quantum Simulator"

Les computadores quàntiques són el sant grial de l'enginyeria del segle XXI, ja que la seva raresa quàntica els permetria tenir informació i resoldre problemes molt més complexos que qualsevol cosa que fins i tot puguin gestionar els millors superordenadors actuals.

Com informen dimecres en dos articles publicats a Naturalesa, els investigadors de Harvard, Massachusetts Institute of Technology i la Universitat de Maryland no han creat una computadora quàntica en tota la seva glòria, però han estat molt a prop. En canvi han construït el que es coneix com a simulador quàntic. Li falta la versatilitat gairebé infinita d’una computadora quàntica, però fa servir principis quàntics per resoldre problemes molt específics.

Què necessitaríeu exactament perquè aquest sistema es considerés una computadora quàntica? El professor de Harvard, Mikhail Lukin, el co-líder d’un dels diaris, explica: Invers el problema és triple.

"Hauríem d’augmentar el nombre de qubits disponibles, millorar la coherència o reduir l’error d’aquests qubits i augmentar el nivell de programabilitat del sistema, de manera que sigui capaç de resoldre un nombre més gran de problemes", diu.

Els investigadors van poder capturar i manipular 51 àtoms individuals, o qubits, per crear un simulador quàntic. Aquest és el conjunt més gran de qubits mai reunits per a aquest simulador. En lloc de partícules d'ions carregats, els investigadors van ser els primers a utilitzar àtoms neutres amb propietats idèntiques. A diferència dels ions, els àtoms neutres no es repelen. Això va permetre reunir un grup tan gran de qubits.

Els Qubits són les unitats subjacents que fan possible la computació quàntica. En un ordinador estàndard, tots els tweets que escriviu s’emmagatzemen com a binaris, o bé en una sèrie de zeros o uns. En una computadora quàntica, les dades s’emmagatzemen en qubits que poden ser de qualsevol cosa des d’un fotó, un electró o un nucli.

Una mica haver de ser un o un zero, mentre que un qubit pot ser un i zero al mateix temps. Sí, això és molt indecís, però permet als ordinadors quàntics emmagatzemar dades exponencialment més que les màquines binàries. Els 51 àtoms que els investigadors van poder capturar podrien representar més de 2 quadrions de valors. Permetre als científics resoldre problemes d’optimització com el problema del venedor ambulant i simular fenòmens físics que d’altra manera no podrien.

"Aquestes interaccions que s'estudien tenen un caràcter mecànic quàntic", va dir Alexander Keesling, doctor en doctorat. estudiant i coautor del treball en un comunicat. "Si intenteu simular aquests sistemes en un ordinador, esteu restringits a mides de sistema molt reduïdes i el nombre de paràmetres és limitat. Si feu que els sistemes siguin cada vegada més grans, molt ràpidament quedareu sense memòria i poder de computació per simular-lo en un ordinador clàssic. La forma de fer això és construir el problema realment amb partícules que segueixen les mateixes regles que el sistema que simulem: per això anomenem això un simulador quàntic."

Diu Lukin Invers no hi ha cap marc de temps per a quan les computadores quàntiques es converteixin en realitat, però aquesta investigació ha donat als científics la possibilitat de jugar amb les coses completament fora del domini dels equips que utilitzem avui. Això obre les portes per entendre millor les complexitats del món en què vivim d'una manera totalment nova.

Els científics volen construir una computadora quàntica de la mida d'un camp de futbol.