Desarrollan un nuevo simulador cuántico (NIST)

Un equipo de investigadores del National Institute of Standards and Technology (NIST), en Estados Unidos, han desarrollado un simulador cuántico capaz de reproducir las interacciones entre cientos de bits cuánticos, 10 veces más que los dispositivos anteriores. Sus creadores aseguran que será capaz de ayudarlos a comprender las propiedades de materiales como los superconductores a altas temperaturas. Se trata de un gran avance, ya que los ordenadores clásicos son incapaces de simular sistemas cuánticos.

Muchos fenómenos físicos, incluidos casi todos los que hoy día se consideran importantes para el desarrollo de herramientas como los ordenadores cuánticos o materiales superconductores capaces de hacer su magia a temperaturas alejadas del cero absoluto, son difíciles de comprender por que dependen de la mecánica cuántica. Esta rama de la física, que se encarga de los infinitamente pequeño, se rige por leyes muy diferentes a las que acostumbramos a ver en el mundo macroscópico. En general, en casi todos los ámbitos se utilizan programas simuladores, una clase especial de software que, corriendo en un superordenador, es capaz de proporcionar a los científicos resultados similares a los que encontrará cuando convierta sus ideas en un dispositivo funcional. Sin embargo, resulta casi imposible simular fenómenos cuánticos utilizando un ordenador convencional: para simular algunos cientos de qubits (bits cuánticos) se necesitan un gogol (un 1 seguido de 100 ceros) de bits. Para tener una idea de lo que significa esta cifra podemos mencionar que el número de partículas del universo es infinitamente menor que esa cantidad.

Para solucionar este problema, un grupo de científicos del National Institute of Standards and Technology (NIST), en Estados Unidos, han desarrollado un simulador cuántico capaz de reproducir las interacciones entre cientos de bits cuánticos, 10 veces más que los dispositivos anteriores, que no se basa en un superordenador sino que utiliza como base un cristal plano muy particular, en el que se alojan unos 350 qubits formados por iones de berilio. El dispositivo construido por los físicos del NIST, presentado en el último número de la prestigiosa revista Nature, explota dos propiedades cuánticas: la “superposición” -fenómeno que permite a una partícula cuántica estar en dos estados distintos al mismo tiempo-  y el “entrelazamiento“, que mantiene vinculadas entre sí partículas que se encuentran separadas físicamente. En el mundo cuántico, la unidad básica de información se llama qubit, y además de la posibilidad de asumir valores 1 o 0, como un bit “tradicional”, puede encontrarse en estos dos valores al mismo tiempo, lo que lo habilita para realizar innumerables cálculos simultáneos. Sin embargo, a la hora de simular un grupo de estos elementos se necesitan “2 a la n” bits, por lo que el trabajo del NIST proporciona una herramienta que era imposible de implementar mediante hardware y software convencional.

Sus creadores aseguran que será capaz de ayudarlos a comprender las propiedades de materiales modernos, como los superconductores que funcionan a temperaturas relativamente altas, o dispositivo recientes como los ordenadores cuánticos.