Hemos encontrado la auténtica criptonita de los ordenadores cuánticos; los rayos cósmicos podrían debilitarlos considerablemente

Una reciente investigación realizada en Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha señalado que la radiación generada por parte de los rayos cósmicos que llegan al planeta Tierra es capaz de detener el desarrollo de los ordenadores cuánticos al afectarlos considerablemente por lo que los mismos no serían capaces de funcionar de forma correcta.

Si bien es cierto, las computadoras cuánticas se han convertido en uno de los proyectos más interesantes para la humanidad, en especial porque serán más rápidas y capaces de resolver cualquier problema que ningún otro equipo convencional podría hacerlo, pero al parecer ha aparecido un enemigo imprevisto y que quizás no estaban preparados para enfrentar.

Los rayos cósmicos son la criptonita de los ordenadores cuánticos

Los ordenadores cuánticos se caracterizan por funcionar a velocidades realmente sorprendentes, pero para que los equipos puedan conseguir dicha rapidez es necesario que tengan la capacidad de lograr procesar los bits cuánticos o cúbits antes de sufrir decoherencia en su funcionamiento. Esto será lo que permita realizar un cálculo paralelo.

Hasta el día de hoy los bits cuánticos han ayudado a mejorar la experiencia en esta métrica clave. Es así, como para el año 2000 esta pasaba por menos de un nanosegundo y actualmente pasa alrededor de 200 microsegundos, por lo que se ha presenciado un aumento considerable de ello.

Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que los equipos desarrollados por Amazon, IBM y Google experimentan errores desastrosos al menos una vez cada 10 segundos. El motivo de esto es que dicha radiación aceleraría la decoherencia en dichos aparatos.

Se trata de un proceso que destruye el estado de superposición cuántica en los cúbits. Para que los aparatos puedan funcionar correctamente, entonces es necesario que se mantenga la superposición por más tiempo para que se pueda lograr un mejor desarrollo en estos ordenadores.

De manera que este fallo hace que las computadoras cuánticas de última generación sufran aproximadamente un error cada 1000 operaciones y para asegurar un funcionamiento óptimo de ellas se exige que la tasa de error sea mil millones de veces más bajas e incluso más.

Si este error no logra corregirse en estos aparatos de última generación, entonces los superordenadores cuánticos no serán más que otro experimento de laboratorio sin que se puedan aplicar en la vida cotidiana, por lo que ahora mismo la ejecución y comercializado de estos equipos no es nada viable y muy poco probable que funcionen.

Es necesario mencionar que los cúbits son sistema de dos niveles que representan el potencial de la información cuántica. Por lo tanto, tiene la capacidad de incorporar características de dos estados de forma simultánea al incrementar el aforo del cálculo y el procesamiento en los ordenadores.

Si los comparamos con un bit, se puede decir que este funciona como 0 o 1, mientras que el cúbits funciona como 0 y 1 al mismo tiempo. Esto permite que sus capacidades de funcionamiento sean mayores en todo momento. Sin embargo, para que trabaje correctamente es necesario que se mantenga el principio de la superposición cuántica.

Si esto se cumple, entonces se garantiza la presencia simultánea de los dos estados. Si se genera una decoherencia como ha sucedido en los ordenadores cuánticos actualmente, entonces la superposición se rompe y el cúbit pierde su condición única y su potencial.

“Los eventos de rayos cósmicos, por los tanto, superan la capacidad limitada de los códigos de corrección de errores cuánticos convencionales” Qian Xu, físico cuántico de la Universidad de Chicago

Una limitación que se encuentra en el desarrollo de estos equipos y que ahora mismo afecta el desarrollo comercial de ellos. Por lo que los sistemas cuánticos son muy sensibles al entorno, razón por la cual la superposición se rompe rápidamente.

¿Existe alguna forma de proteger los ordenadores cuánticos de los rayos cósmicos?

De acuerdo con esto, la radiación de rayos cósmicos podría convertirse en el nuevo inconveniente para el desarrollo de los ordenadores cuánticos, por lo que muchos han empezado a dudar de que puedan llevarse a la comercialización en un futuro. Para ello será fundamental que los científicos a cargo logren una mayor duración en el tiempo de estado de superposición cuántica en los cúbits.

Sin embargo, para intentar dar una respuesta positiva a todo esto, los investigadores estadounidenses de la MIT han llevado a cabo un experimento para medir el grado de afectación que provoca la radiación en los cúbits. En este caso han probado con la irradiación de una lámina de cobre de alta pureza.

Gracias a esto pudieron comprobar que bajo los efectos la superposición queda nula con demasiada rapidez. De manera que más tarde los investigadores destruyeron la fuente radioactiva y con ello comprobaron que si protegían los cúbits de la radiación ambiental mejora notablemente el tiempo de coherencia.

De manera que para ello diseñaron una pared de 2 tonelada de ladrillos de plomo que protegían en gran magnitud los cúbits de dicha radiación. Por lo tanto, como una posible solución a todo esto los científicos han señalado que una posibilidad sería crear los ordenadores en instalaciones bajo tierra.

“Es muy complicado deshacerse de la radiación de rayos cósmicos. Probablemente no sea necesario construir computadores cuánticos a gran profundidad, como los experimentos de neutrinos, pero tal vez las instalaciones en el sótano podrían hacer que los cúbits funcionen a niveles mejorados”

Investigador a cargo del estudio

Esto permitiría detener los efectos de la radiación y con ello no se rompería el estado de superposición. También han propuesto la creación de cúbits resistentes a esta variable y que sean menos sensibles a las condiciones que generan la decoherencia.

Sin embargo, para lograr este último es necesario que los investigadores puedan conocer a fondo cada uno de los procesos y materiales implicados para esta labor. Pese a estos problemas, los científicos han asegurado que el inconveniente no afectará los avances de los ordenadores cuánticos, por lo que han asegurado que el problema será resuelto.

“Si queremos construir una industria, probablemente preferimos mitigar los efectos de la radiación sobre el suelo. Podríamos llegar a desarrollar bits cuánticos que los haga menos sensibles a las cuasipartículas o diseñar trampas, lo que permite que puedan fluir lejos del cúbits”

Investigador a cargo del estudio