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Hacer realidad el procesamiento cuántico

A través de un proyecto de investigación se estudió la manera de aplicar al procesamiento de la información teorías de varias ramas de la ciencia cuántica. Conjugando sistemas ópticos cuánticos y materia condensada, en esta iniciativa se investigaron tecnologías físicas que podrían surtir un efecto profundo en los sistemas de comunicación omnipresentes en la sociedad actual.
Hacer realidad el procesamiento cuántico
Problemas cuya resolución requiere de años de operaciones en los ordenadores actuales podrían solucionarse en cuestión de minutos si se sacara partido al comportamiento de la materia y la energía a escala atómica y subatómica. La revolución de la información cuántica tendrá consecuencias muy profundas en aspectos tan diversos como la seguridad absoluta de las comunicaciones y la modelización compleja para ingeniería de materiales y fármacos.

Sin embargo, la ciencia debe aún identificar los sistemas cuánticos que pueden controlarse para proporcionar el apoyo físico necesario al procesamiento de la información cuántica. El proyecto de investigación financiado con fondos europeos «Theory of quantum computation and many-body simulation with novel quantum technologies» (THECONSINT) se dedicó a perfeccionar esta búsqueda aprovechando los avances recientes en el uso de los modos cuánticos. A diferencia de los bits cuánticos, que sólo pueden adoptar dos estados, los modos pueden —en teoría— abarcar una cantidad infinita de estados. Sin embargo, hasta ahora estos no se han podido controlar en cantidades suficientemente grandes.

El equipo del proyecto estudió ventajas posibles de tecnologías cuánticas aparecidas recientemente, como la electrodinámica cuántica de circuitos, los osciladores optomecánicos y los iones atrapados. Se preparó un nuevo plan de medición para las tecnologías cuánticas y un método para definir la tomografía cuántica de una red de variables confinadas.

La investigación deparó enfoques innovadores sobre la computación cuántica al producir el estado de agrupación mediante la introducción de un conjunto de hamiltonianos locales y con banda cuyo único estado fundamental es el de agrupaciones variables continuas. Existe un segundo enfoque secuencial que rebaja el requisito de conservar la coherencia de un estado masivamente entrelazado a lo largo de la computación y contribuye a reducir el ruido.

La labor realizada en el proyecto ha servido para avanzar los conocimientos científicos en este campo y proporcionado el método pionero de la computación cuántica basada en mediciones, que aprovecha las sinergias entre la información cuántica y los sistemas de múltiples cuerpos.

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