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Investigadores del MIT logran una interconexión cuántica para procesadores superconductores
Un equipo del MIT ha desarrollado una interconexión que permite la comunicación directa entre procesadores cuánticos, allanando el camino para computadoras cuánticas más eficientes y escalables.
4 min lectura
Autor - Aldo Venuta Rodríguez
Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver problemas imposibles para las computadoras clásicas, pero su desarrollo enfrenta desafíos significativos. Uno de los mayores obstáculos es la conectividad entre múltiples procesadores cuánticos superconductores. Actualmente, la transmisión de información cuántica requiere una serie de transferencias entre nodos, lo que genera errores acumulativos y dificulta la escalabilidad.
Para abordar esta limitación, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado un innovador sistema de interconexión cuántica. A diferencia de las arquitecturas actuales, esta tecnología permite una comunicación escalable “de todos a todos”, es decir, cualquier procesador puede conectarse directamente con otro sin necesidad de múltiples intermediarios.
El avance clave de esta investigación es el uso de una guía de ondas superconductora, un cable especializado que transporta fotones de microondas entre los procesadores cuánticos. Esta infraestructura permite una transmisión más eficiente de información cuántica y reduce las tasas de error en la comunicación.
El equipo del MIT diseñó un sistema en el que dos procesadores cuánticos están interconectados a través de la guía de ondas. Utilizando pulsos de microondas, lograron controlar la dirección en la que se propagan los fotones, asegurando que cada fotón llegue a su destino sin interferencias.
Uno de los aspectos más destacados de este avance es la demostración exitosa del entrelazamiento remoto, un fenómeno cuántico en el que dos cúbits pueden compartir información sin estar físicamente conectados. Este es un paso fundamental hacia el desarrollo de redes cuánticas distribuidas.
Para lograr un entrelazamiento eficiente, los investigadores aplicaron un enfoque innovador: interrumpieron los pulsos de emisión de fotones a la mitad de su duración. Esto generó un efecto en el que, cuánticamente, el fotón estaba “retenido y emitido” al mismo tiempo. Una vez que el módulo receptor absorbía el fotón, los dos cúbits quedaban entrelazados.
Sin embargo, el proceso de transmisión no es perfecto. Factores como las uniones y conexiones en la guía de ondas pueden distorsionar los fotones y afectar su eficiencia de absorción. Para mitigar este problema, los científicos utilizaron un algoritmo de aprendizaje por refuerzo que predistorsiona los fotones antes de su emisión, maximizando la absorción en el módulo receptor.
Gracias a este método, lograron una eficiencia de absorción de fotones superior al 60%, un resultado clave para demostrar la viabilidad del entrelazamiento remoto en una red escalable de procesadores cuánticos.
Este avance en la interconexión cuántica es un paso crucial hacia la creación de computadoras cuánticas más escalables y eficientes. Según los investigadores, esta tecnología permitirá construir redes con conectividad universal, lo que significa que múltiples módulos cuánticos podrán compartir información de manera flexible.
A largo plazo, este tipo de interconexiones podrían integrarse en una red cuántica global, permitiendo el desarrollo de un internet cuántico con capacidades avanzadas de procesamiento de datos y seguridad.
El estudio, publicado en la revista Nature Physics, fue liderado por un equipo del MIT y el Laboratorio Lincoln, incluyendo a Aziza Almanakly, Beatriz Yankelevich y William D. Oliver. La investigación recibió financiamiento de 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.
En el futuro, los científicos planean mejorar la eficiencia de absorción optimizando la trayectoria de propagación de los fotones. También exploran la posibilidad de integrar módulos tridimensionales para reducir errores y aumentar la fidelidad de la transmisión cuántica.
"Nuestro protocolo de generación de entrelazamiento remoto puede escalarse a otros tipos de computadoras cuánticas y sistemas de internet cuántico más grandes", concluye Almanakly.
Preguntas frecuentes
- 💬 Es un sistema basado en una guía de ondas superconductora que permite la comunicación directa entre procesadores cuánticos, mejorando la eficiencia y escalabilidad de las redes cuánticas.
- 💬 El entrelazamiento remoto permite que cúbits compartan información sin estar físicamente conectados, un paso clave para construir redes cuánticas distribuidas y mejorar la computación cuántica.
- 💬 Utilizaron un algoritmo de aprendizaje por refuerzo para predistorsionar los fotones antes de su emisión, logrando una eficiencia de absorción superior al 60%.
- 💬 El estudio fue publicado en la revista Nature Physics y contó con el apoyo de instituciones como el MIT y el Laboratorio Lincoln.
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