En un artículo publicado recientemente en Física Naturaleza, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) documentaron la implementación y verificación de un ordenador cuántico de dos qubit que, según los investigadores, es una máquina verdaderamente de propósito general y pronto podría ser utilizado como un bloque de construcción para los ordenadores cuánticos mucho más grandes.

La construcción de un ordenador cuántico programable

Un numero de ordenadores cuánticos de dos qubits - incluso totalmente electrónico en la naturaleza - ya se han desarrollado, pero los circuitos utilizados para estos dispositivos son de uso especial, es decir, sólo las entradas, y no las operaciones a realizar, se puede cambiar. Por el contrario, el procesador desarrollado por el equipo del NIST permite que cualquier programa de dos qubit para funcionar, por lo que es un hito en la historia de la computación cuántica.

El procesador NIST representa qubits con un ión de berilio que se puede convertir en un "0" o un "1" por los láseres ultravioletas. Los láseres también pueden colocar los iones en una superposición de ambos "1" y "0", al mismo tiempo, o "entrelazar", los dos qubits en un proceso que une sus respectivos valores incluso cuando los dos iones están físicamente separados uno del otro .

Para probar el procesador, los investigadores elaboraron 160 programas de dos qubits diferentes. En lugar de realizar operaciones matemáticas, sin embargo, cada programa simplemente manipular los estados de los iones a través de una combinación diferente de asignaciones de valores, superposiciones y enredos, y los investigadores luego compararon los resultados con los que teóricamente correctas. Según los informes del equipo, el procesador devuelve la correcta respuesta del 79 por ciento del tiempo a través de 900 carreras, con cada carrera que dura unos 37 milisegundos.

La computación cuántica vs. seguridad digital

los Algoritmo de cifrado RSA es ampliamente utilizado en el comercio electrónico y para cifrar la información sensible a través de un número de dominios, y se basa en el hecho de que varios factores primos de un número muy grande es muy costoso computacionalmente. Sin embargo, factorización prima es mucho más fácil con los algoritmos cuánticos, lo que significa el cifrado RSA podría romperse fácilmente comprometer la seguridad de nuestros datos (y las finanzas). Teniendo en cuenta que la modularidad del procesador NIST podría hacer que los ordenadores cuánticos poderosos posible, deberíamos estar preocupados por el momento?

La respuesta, al menos por ahora, es no. A pesar de que un ordenador cuántico más complejo podría ser construido usando varios de los módulos de dos qubits demostrado por el equipo, las salidas procedentes de cada módulo todavía tienen una muy alta tasa de error del 21 por ciento, es decir, las salidas parciales deben ser verificados y corregidos todos los hora. Esto requiere una sobrecarga computacional importante que en la actualidad supera las ventajas de la computación cuántica. La investigación futura se pretende mejorar la precisión del procesador, pero esto, dicen los investigadores, no es tarea fácil y probablemente tomará varios años para lograr.

Mientras tanto, el módulo podría encontrar aplicaciones más inmediatas en la simulación de sistemas cuánticos: grandes simuladores cuánticos podrían, por ejemplo, ayudar a explicar el fenómeno de la superconductividad de alta temperatura, que los científicos e ingenieros planean explotar con un almacenamiento más eficiente y distribución de energía eléctrica.