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Consiguen crear el primer chip cuántico de la historia.

Un grupo de físicos australianos ha conseguido crear el primer procesador cuántico a escala atómica del mundo.

Este hito para la física no solo nos consigue acercar a ordenadores cuánticos cada vez más rápidos y eficientes, sino que también representan un avance significativo y totalmente revolucionario que nos permite crear materiales nunca vistos hasta hoy, gracias a su enorme capacidad de imitar el comportamiento natural de las moléculas.

Este grupo de físicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, Australia, ya habían salido a la luz con anteriores descubrimientos como el resonador dieléctrico, un prisma de cristal que se sitúa sobre un chip de silicio donde están los cúbits para controlar su orientación.

La investigadora principal del descubrimiento, Michelle Simmons, explica: “Si conseguimos empezar a entender los materiales a ese nivel cuántico, podremos diseñar cosas jamás vistas antes”.

¿Cuál es su funcionamiento?

Este grupo de investigadores han sido capaces de simular la estructura y los estados energéticos del poliacetileno, que es un compuesto orgánico que forma una cadena de átomos de carbono e hidrógeno que tiene una peculiar alternancia de enlaces simples y dobles de carbono. Dicho material, es un modelo bien conocido y replicarlo supone demostrar que el ordenador simula de forma correcta el movimiento de los electrones a través de la molécula.

Para realizar el experimento, emplearon un microscopio de efecto túnel, un dispositivo capaz de capturar imágenes de superficies a nivel atómico. De esta forma, pudieron colocar los puntos cuánticos con gran precisión. Algo que aseguran es la clave para que el circuito pueda imitar el comportamiento de los electrones cuando saltan a lo largo de una cadena de carbonos de uno y dos enlaces en una molécula de poliacetileno.

Mejores ordenadores cuánticos

Este descubrimiento demuestra que se puede imitar perfectamente lo que ocurre en la molécula real. Y lo más sorprendente de todo es que las características de las dos cadenas son muy diferentes.

Michelle Simmons explica: “La mayoría de las otras arquitecturas de computación cuántica que existen no tienen la capacidad de diseñar átomos con una precisión subnanométrica ni de permitir que los átomos estén tan cerca. Esto significa que a partir de ahora podemos empezar a comprender moléculas cada vez más complicadas basándose en la colocación de los átomos como si imitaran el sistema físico real”.

Esta nueva arquitectura de los ordenadores cuánticos les permite manejar gran cantidad de información a unas velocidades asombrosas comparadas con ordenadores convencionales o incluso superordenadores. Un complejo problema, un superordenador puede llegar a tardar 10.000 años en solucionarlo, mientras que un ordenador cuántico solo 4 minutos.

Otras de las grandes ventajas que aporta esta nueva tecnología es que necesita de muchos menos componentes en el propio circuito para poder controlar los qubits. Esto minimiza la cantidad de interferencias con los estados cuánticos y, además, permite hacer sistemas más complejos y potentes.

El gran logro de este proyecto es que con este sistema han conseguido que los propios átomos crean los qubits, por lo que requiere de menos elementos en sus circuitos. Este sistema es capaz con solo 6 puertas metálicas controlar los electrones en su sistema de 10 puntos. Mientras que la gran mayoría de los equipos cuánticos necesitan el doble o más sistemas de control para mover los electrones en esta arquitectura.

La clave para el futuro computacional

Gracias a esta tecnología, los ordenadores cuánticos son tan potentes que son capaces de modelar moléculas complejas y abre la puerta a poder entender el funcionamiento de las moléculas a escala atómica. Esto significa, la posibilidad de poder crear nuevos materiales nunca vistos hasta el momento.

Actualmente, este sistema también podría ayudarnos para encontrar nuevas fuentes de energías. Con este sistema podrían desentrañar el proceso de la fotosíntesis artificial para poder entender como la luz se convierte en energía química a través de reacciones orgánicas.

Otro posible uso sería la de poder crear nuevos catalizadores que nos permitan obtener mejores fertilizantes así emplear menos energía durante su producción.

Al igual que sucedió con los ordenadores convencionales, el desarrollo de los ordenadores cuánticos está empezando a tener un desarrollo parecido. En 1947 se pasó del primer transistor a un circuito entregado en 1958. Posteriormente, dichos chips pasaron a formar parte de las calculadoras y dispositivos similares solo 5 años después.

En el caso de los ordenadores cuánticos, en 2012 empezaron con un transistor de un solo átomo y este último año es el equivalente al circuito integrado cuántico a escala atómica, en menos tiempo que en los equipos clásicos, por lo que prevén que podrían tener algún tipo de resultado comercial de esta tecnología en aproximadamente 5 años.

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