El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha dado un golpe significativo en el campo de la computación cuántica al tomar un avance crucial hacia la conexión de procesadores cuánticos sin contacto físico y con una mínima tasa de error. A través del uso de fotones de microondas y una técnica innovadora de entrelazamiento cuántico remoto, el MIT está allanando el camino para la creación de superordenadores cuánticos realmente escalables.
Actualmente, los sistemas cuánticos enfrentan el desafío de las conexiones «punto a punto» que, debido a su diseño, requieren el tránsito de información a través de nodos intermedios. Cada intercambio incrementa la posibilidad de errores, suponiendo un freno a la escalabilidad y la estabilidad de los procesadores cuánticos. Para abordar esta problemática, el equipo de investigadores ha diseñado un dispositivo capaz de interconectar procesadores superconductores, permitiendo una comunicación directa entre ellos y eliminando la necesidad de intermediarios. La solución se centra en la utilización de fotones de microondas como vehículos de datos cuánticos.
El avance se materializa en una guía de ondas superconductora, que funciona como una «autopista cuántica», la cual facilita que los fotones sean emitidos y absorbidos cuando sea necesario. Esta arquitectura comprende módulos cuánticos, cada uno equipado con cuatro cúbits, que sirven de interfaz al traducir los fotones en datos cuánticos.
Alcanzar el entrelazamiento remoto —una condición cuántica donde dos partículas se interconectan para sincronizar sus estados a pesar de la distancia— es uno de los mayores retos. Los investigadores del MIT han desarrollado una técnica única que interrumpe el proceso de emisión del fotón a la mitad, creando un estado cuántico intermedio. Este «medio fotón» es luego absorbido por el segundo módulo, logrando el entrelazamiento sin contacto directo entre los procesadores.
Para combatir la distorsión de los fotones en su trayecto, el equipo usó inteligencia artificial, entrenando un algoritmo para optimizar la forma del fotón a fin de maximizar su absorción. Esto resultó en un índice de éxito del 60 % en la creación de entrelazamiento remoto, acercándose a los niveles de efectividad de las entidades como la Universidad de Oxford, que ha registrado un 70 % con trampas de iones.
Esta innovación propone una arquitectura «todos a todos», permitiendo que cualquier procesador cuántico dentro de la red se comunique directamente con los demás, cambiando el paradigma de las conexiones limitadas actuales. Este diseño es vital para el desarrollo de redes cuánticas complejas y la visión futura de internet cuánticos.
Aziza Almanakly, estudiante de posgrado en el MIT, destacó la potencial expansión del protocolo de entrelazamiento remoto a otro tipo de ordenadores y redes de mayor escala, subrayando la flexibilidad del desarrollo.
Este estudio, publicado en la revista Nature Physics, ha recibido el apoyo financiero 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. El progreso del MIT señala un avance fundamental hacia el sueño de una computación cuántica verdaderamente distribuida.
