Computación cuántica en un campo magnético: Nueva trampa de iones para más qubits

Un grupo de investigación de la ETH de Zúrich se ha enfrentado a los límites de los ordenadores cuánticos actuales. Uno de los mayores retos es la ampliación a más de 100 qubits. En la actualidad sólo se utilizan algunos modelos con algunos cientos de qubits. También existen montajes con bastante más de mil qubits, por ejemplo en el Centro de Investigación de Jülich, Alemania, pero aún no han sido capaces de demostrar realmente lo que pueden hacer.

Para contrarrestarlo, los investigadores han optado por un método que sea lo más estable posible y pueda construirse con comparativamente poco esfuerzo. Una trampa de iones con radiación de radio puede mantener estados cuánticos estables, por lo que se considera prometedora.

Sin embargo, se necesita espacio para cada una de estas trampas, que en última instancia representan un qubit. La fuente de radiación de radio requiere mucha energía. Las interferencias entre los circuitos y la necesidad de materiales especiales también encarecen los costes, aumentan el consumo de energía y reducen la eficacia.

Esto se quiere contrarrestar con una trampa de iones que utiliza un campo magnético con una fuerza de 3 Tesla en lugar de radiación de radio. Este valor está en el rango de un tomógrafo de resonancia magnética típico, es decir, bastante alto. A pesar de ello, la trampa así construida debería ser extremadamente compacta. El siguiente paso es combinar varias estructuras similares en un circuito más complejo.

El estudio publicado en Nature demostró https://www.nature.com/articles/s41586-024-07111-xotras ventajas del método. Entre otras cosas, el campo magnético es igual de fuerte en toda la trampa de iones, a diferencia de la radiación de radio. Esto permite un control mucho mejor del ion. Por ejemplo, el equipo de investigación fue capaz de mover un solo ion de berilio sobre un área de apenas unos micrómetros de tamaño. Son posibles más de 100 posiciones diferentes en la superficie.

Gracias al posicionamiento flexible, deberían ser concebibles muchas otras aplicaciones posibles de la trampa de iones. Tal vez incluso un ordenador cuántico algún día, que, en condiciones aceptables (tamaño, eficacia), traerá consigo las capacidades prometidas desde hace tiempo (rendimiento realmente alto).