El Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha logrado un avance significativo en el ámbito de la computación cuántica al abordar uno de sus mayores desafíos: la conexión de múltiples procesadores cuánticos sin necesidad de contacto físico y minimizando la tasa de error. Este progreso, que utiliza fotones de microondas y una técnica innovadora de entrelazamiento cuántico remoto, representa un paso adelante hacia la construcción de superordenadores cuánticos escalables.
En la actualidad, los sistemas cuánticos dependen de conexiones directas, en las que la información debe saltar de nodo en nodo, con cada salto incrementando la posibilidad de errores. Para superar este obstáculo, un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado un dispositivo de interconexión que permite que los procesadores superconductores se comuniquen sin necesidad de intermediarios. La innovación clave reside en el uso de fotones de microondas como portadores de información cuántica.
El elemento central de este avance es una guía de ondas superconductora que actúa como una autopista cuántica. Al conectar dos módulos cuánticos a esta guía, el sistema permite que los fotones sean emitidos y absorbidos cuando se necesiten. En cada módulo, cuatro cúbits funcionan como interfaces, transformando los fotones en datos cuánticos prácticos.
Uno de los retos más complejos de la computación cuántica distribuida ha sido el entrelazamiento remoto, un fenómeno que permite vincular dos partículas a distancia, asegurando que sus estados se sincronicen de manera instantánea sin importar la separación entre ellas. Los investigadores del MIT han implementado una técnica innovadora al detener el proceso de emisión de un fotón a la mitad, creando un estado cuántico intermedio. Este «medio fotón» es absorbido por el segundo módulo, entrelazando los procesadores sin contacto físico.
Enfrentando el desafío de la distorsión de los fotones en su trayecto, el equipo utilizó inteligencia artificial para entrenar un algoritmo que ajusta la forma del fotón y optimiza su absorción. El experimento resultó en un índice de éxito del 60% en la creación de entrelazamiento remoto, una cifra próxima al 70% conseguido por la Universidad de Oxford utilizando trampas de iones.
A diferencia de las configuraciones actuales de chips, que están limitadas en su conectividad, este nuevo enfoque permite una comunicación «todos a todos», donde cualquier procesador puede conectarse directamente con otro. Esta arquitectura facilita el desarrollo de redes cuánticas complejas y ofrece un esbozo de lo que podría ser el internet cuántico del futuro.
Aziza Almanakly, estudiante de posgrado del MIT, indicó que el protocolo de generación de entrelazamiento remoto tiene el potencial de expandirse a otros tipos de ordenadores y redes cuánticas de mayor escala.
El estudio ha sido publicado en «Nature Physics» y ha contado con el respaldo de instituciones como la Oficina de Investigación del Ejército de EE.UU., el Centro de Computación Cuántica de AWS y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE.UU. Este hito marca un nuevo capítulo en la búsqueda de un sistema de computación cuántica distribuida, allanando el camino hacia avances más significativos en esta revolución tecnológica.
