Calculando la nueva generación
La combinación del procesamiento de la información y la mecánica cuántica ha dado lugar a la idea de crear ordenadores cuánticos. Estos ordenadores aprovechan propiedades cuánticas como la superposición (el hecho de que la materia puede existir, simultáneamente, en múltiples lugares) y el entrelazamiento (por el cual dos partículas materiales pueden tener las mismas propiedades y comportarse idénticamente estando separadas). Los bits típicos almacenan datos en memoria registrando unos o ceros, mientras que los «qubits» pueden representar información como memoria y como estado de entrelazamiento con otras partículas. Un qubit dispone de dos niveles de energía. La superposición de estos estados se describe mediante una función de onda y el colapso de esta función de onda, denominado decoherencia, es uno de los obstáculos que se interponen al logro de una computación cuántica. Su prevención es uno de los principales pasos para construir un ordenador cuántico. El proyecto 43CAQIP («Puertas cuánticas de alta fidelidad con iones 43Ca+ atrapados») se inició con el fin de encontrar una solución que además fuese de alta fidelidad en el sentido de que se transmitiera información con alta precisión. El objetivo del proyecto de investigación fue usar puertas cuánticas con el fin de investigar algoritmos cuánticos sencillos y provocar el entrelazamiento de varias partículas. El isótopo de calcio 43Ca+ permite obtener un qubit inmune a las fluctuaciones del campo magnético, que es uno de los motivos principales de decoherencia en otros experimentos. La información cuántica está codificada en los estados internos de larga vida de los iones atrapados. Generar estados entrelazados de estos iones, puede servir para que actúen como puertas lógicas parecidas a las que se usan en electrónica digital. El equipo del proyecto desarrolló con éxito una puerta que también se ha usado con iones «calientes» (vibrando), pero no requiere el «enfriamiento» (o reducción de las vibraciones) con láser de los iones atrapados. Este resultado del proyecto es de importancia esencial para la ampliación de la computación cuántica, que generalmente requiere realizar operaciones que, de forma no intencionada e indeseada, calientan los iones atrapados. El desarrollo de estas puertas permitirá acelerar considerablemente los cálculos informáticos posibles y así resolver problemas cuya complejidad está fuera del alcance de los ordenadores actuales. La implementación de la puerta de alta fidelidad con entrelazamiento desarrollada en el marco del proyecto permite la exploración de numerosas y atractivas vías de investigación. El proyecto también ha supuesto un paso importante hacia el desarrollo de una computación cuántica más exigente.
