“Las computadoras cuánticas –según Ustínov– serán utilizadas principalmente para calcular la composición de nuevos materiales”, lo que traerá consigo “una revolución en la química y la física de los materiales”.
“Se obtendrán nuevas sustancias y nuevos materiales que son imposibles de sintetizar con los métodos tradicionales”, agregó el físico, considerado una autoridad en materia de superconductividad y de la física de bajas temperaturas.
El carácter efímero de la conservación de la información cuántica es el gran obstáculo a sortear para crear métodos de corrección de errores, indispensables para la fabricación de la computadora del futuro.
“Dentro de algunos años conseguiremos un tiempo de coherencia de varias milésimas de segundo, suficiente para diseñar métodos de corrección de errores”, aseguró Ustínov, quien también dirige el grupo “Circuitos superconductores cuánticos” del Centro Cuántico de Rusia.
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La prolongación de la vida del qubit, el análogo cuántico del bit, es la clave para el desarrollo de ese tipo de computadoras.
“Consideramos que con un sistema de entre 20 y 100 qubits es posible conservar la información cuántica un tiempo más prolongado que con un solo qubit”, dijo el científico, jefe del laboratorio de metamateriales superconductores de la Universidad Nacional de Investigación Tecnológica (MISIS, por sus siglas en ruso).
Sin embargo, advirtió que el primer paso será confirmar experimentalmente esta hipótesis y que, de poder obtener sistemas de qubits de parámetros similares, “en la primera etapa será un buen resultado prolongar en dos o tres veces” el tiempo de vida o coherencia de los qubits.
“Cuando comenzamos a estudiar la física de muchos qubits obtuvimos un resultado muy interesante: vimos efectos colectivos de sincronización, en el que los qubits interactúan con el campo exterior a una sola voz, en coro”, explicó.
Actualmente, explicó Ustínov, los desarrolladores de computadoras cuánticas se encuentran en la “fase de búsqueda del elemento base, el llamado soporte físico, en la que los superconductores llevan claramente la delantera”.
“La elección definitiva dependerá de la posibilidad de identificar los qubits, influir entre sus vínculos, crear su estado inicial y medir su estado final, así como su tiempo de coherencia que debe ser miles de veces mayor que el que lleva una operación cuántica elemental”, agregó.
Simulador cuántico
El científico distingue entre la computadora cuántica universal, un modelo teórico capaz de implementar, entre otros, el algoritmo de Shor y que dejaría obsoletos los actuales sistemas de criptografía; y el simulador cuántico, como el desarrollado por la compañía “D-Wave”, con el que Microsoft busca crear la fotosíntesis artificial.
“Los simuladores cuánticos tienen sus ventajas. Pueden resolver tareas que están fuera del alcance de los computadoras comunes. Por ejemplo, tareas de optimización con una gran multiplicidad de parámetros, como el problema del viajante, cuando hay que trazar una ruta óptima hacia millones de compradores”, ejemplificó.
Ustínov, de 54 años y autor de más de 250 publicaciones científicas, destacó el rápido desarrollo en la experimentación con simuladores cuánticos.
“Hasta hace poco se suponía que los primeros experimentos útiles con simuladores cuánticos se realizarían dentro de cinco o diez años, pero ya se llevan a cabo”, manifestó.
En cambio, la creación de computadores cuánticos llevará mucho más tiempo, ya que, según el físico, se precisa “resolver problemas de ingeniería mucho más complejos”.
El año pasado, un grupo de científicos, entre ellos Ustínov, creó y midió el primer qubit superconductor ruso.
Detrás de la primera máquina
Varios gobiernos alrededor del mundo y los grandes de la informática como Microsoft, IBM y Google tienen como un objetivo trascendental la creación de las computadoras cuánticas. Esto debido a que el extraño mundo de la mecánica cuántica promete enormes avances en potencia de cálculo. Las computadoras cuánticas están haciendo software para inteligencia artificial mucho más potentes y permitirán grandes avances en áreas como material científico y proyectos como el de la NASA que quiere planificar lanzamientos de cohetes y simular misiones y naves espaciales futuras, indicó el sitio especializado Metagnia.
La NASA compró en 2013 la empresa canadiense D-Wave que anunciaba una computadora como “el primer computador cuántico comercial del mundo”. El equipo fue creado en el Centro de Investigación Ames de la NASA en California. La máquina usa un chip superconductor con la etiqueta de “Quantum Annealer”. Este utiliza un algoritmo para la solución de los llamados problemas de optimización.