Aunque parezca mentira, aquellos ordenadores cuánticos que nos prometieron hace décadas están más cerca que nunca. Porque, aunque no estés leyendo esto en tu ordenador cuántico personal, esa nunca ha sido la meta. Los ordenadores “tradicionales” (clásicos) son más que suficientes para correr Instagram, Word y tus juegos favoritos. Los ordenadores cuánticos que nos prometieron tenían otros menos domésticos y ya son una realidad. Ahora bien, son el equivalente a aquellos primeros ordenadores clásicos que ocupaban una habitación, pero apenas tenían la capacidad de cálculo de un Tamagotchi. Pues bien, un equipo de investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia) acaba de lograr un avance clave para que la computación cuántica empiece una revolución equivalente a la que han vivido nuestros ordenadores en el último siglo.

Ahora mismo, existen un puñado de computadores cuánticos que, perfectamente aislados del medio y a temperaturas bajo cero, hacen en un abrir y cerrar de ojos operaciones que desbordarían a los ordenadores clásicos. Eso es un gran avance, pero, del mismo modo que un ordenador aumenta su capacidad de cálculo cuantos más bits tenga, los ordenadores cuánticos contienen cúbits y, ahora, el número de cúbits es relativamente bajo y muy difícil de escalar. Si pudiéramos encontrar una estrategia para aumentar el número de cúbits sin comprometer el funcionamiento del ordenador, la industria daría un salto de gigante y eso es lo que parecen haber logrado (al menos en parte) los investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur en un artículo de la revista Science.

No es mágico, es cuántico

Antes de continuar, merece la pena aclarar que la cuántica no es una especie de magia aceptada por la ciencia. Es cierto que los objetos muy pequeños (como las partículas que componen los átomos) se comportan de formas extrañas, pero siguen reglas bien conocidas y podemos predecir lo que van a hacer. Una de esas extrañas propiedades es la superposición. Algunas propiedades de las partículas subatómicas no están definidas hasta que interactuamos con ellas (midiéndolas, por ejemplo). Por ejemplo, el espín de una partícula es una propiedad como puede serlo la velocidad o la masa y, aunque ahora no nos importa saber en qué consiste en concreto el espín, sí nos interesa saber que puede ser +1 o -1.

Pues bien, antes de medirlo, el espín de una partícula puede no estar determinado y ser, en lugar de +1 o -1, una superposición de ambos. Tal vez un 50% de probabilidad de ser +1 y otro 50% de ser -1, quizá un 25% y un 75% o cualquier otra combinación que sume 100%. Y esa es la clave, porque los ordenadores clásicos tienen menos opciones, cada uno de sus bits puede dejar pasar corriente (en cuyo caso representan un 1) o no (siendo un 0). A eso nos referimos con que los ordenadores “piensan” con unos y ceros y, aunque no sea una comparación precisa, imagina qué engorroso sería comunicarse en un idioma que solo tiene dos letras (1 y 0). Si te cuesta imaginarlo, piensa en cuánto lleva comunicar una palabra en morse. Y ahí está la ventaja de los ordenadores cuánticos, que aparte de 1 y -1 pueden estar en una infinidad de estados intermedios. Ya no “piensan” con dos letras, sino con muchísimas más, acelerando su capacidad de cómputo. O, al menos, esa es una simplificación aceptable.

Aislado, pero conectado

La cuestión es, por lo tanto, cómo construir cada uno de esos cúbits. ¿Cómo reunir a suficientes partículas subatómicas cuyo espín se mantenga en superposición para que cada una sea un cúbit de nuestro ordenador cuántico? Porque, aunque todavía no lo hemos dicho, estas propiedades tan extrañas de los objetos cuánticos solo se mantienen mientras están aislados. Del mismo modo que interactuar con la partícula para medirla hacía que dejara de estar superpuesta, cualquier perturbación al chocar con otra partícula o, simplemente, por la temperatura de la sala, pueden hacer que el cubit se desmorone. Por eso los ordenadores cuánticos necesitan estar casi a la temperatura del cero absoluto (-273,15ºC). Dicho de otro modo: para que un ordenador cuántico funcione bien necesita tener muchos cúbits muy bien aislados pero que, a la vez, se conecten de algún modo entre ellos para poder procesar información. Porque, si no, solo tendremos un puñado de partículas deslavazado.

Hasta ahora, la mejor solución había sido hacer que dos núcleos atómicos muy muy cercanos compartieran un electrón. Sin embargo… esta estrategia no era muy estable si queríamos conectar más de dos cúbits. Hacía falta otra forma de resolver el problema, una más escalable que abriera las puertas a ordenadores cuánticos de muchos más cúbits, y eso es lo que parecen haber logrado en la Universidad de Nueva Gales del Sur. Los investigadores han utilizado el espín de los núcleos de dos átomos de fósforo que han integrado en un chip de silicio. En este caso, en lugar de que compartan un electrón entre ambos, cada núcleo tiene el suyo, pero los investigadores han logrado hacerlos “más grandes”, permitiendo alejar los núcleos y que los electrones los mantengan en contacto. La distancia lograda ha sido de 20 nanómetros (una milésima del ancho de un cabello humano) una distancia enorme si pensamos en el ínfimo tamaño de los núcleos. De hecho, si cada núcleo de fósforo tuviera el tamaño de una persona, esos 20 nanómetros sería casi la distancia entre Alicante y Sídney.

No son bolitas, son…

El truco está en que los electrones no son bolitas sólidas, sino algo más parecido a una nube en la que podríamos encontrarlos. Nubes que pueden ser mucho más grandes bajo determinadas condiciones. Eso es lo que han hecho estos investigadores: agrandar el área en que es razonable que se encuentre el electrón porque, recordemos, que las propiedades de estas partículas tan pequeñas no están determinadas hasta que interactuamos con ellas y, del mismo modo que pueden tener espín +1 o -1, pueden estar en distintos lugares. Será tremendamente improbable que el electrón de esos átomos de fósforo esté en la Luna, pero bastante probable que se encuentre a unos pocos nanómetros alrededor del núcleo. En este caso, en un radio de 20 nanómetros.

Así pues, los investigadores han logrado crear un chip cuántico cuyos cúbits funcionan a distancias similares a las que guardan los bits de los ordenadores clásicos y que, además, se encuentra en una matriz de silicio, igual que los chips que utilizan nuestros dispositivos electrónicos domésticos. Características que estrechan la brecha entre el hardware cuántico y el clásico y que podrían hacer más sencilla la industrialización de esta tecnología. Un paso importante hacia la revolución de la computación cuántica que, aunque no potenciará nuestras redes sociales, repercutirá en nosotros de formas mucho más profundas.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque los usuarios no vayan a disfrutar directamente de los computadores cuánticos, estos beneficiarán tareas de computación industriales necesarias para la investigación de fármacos, el diseño de nuevas tecnologías o la seguridad informática que sí redundarán en nuestro día a día.

REFERENCIAS (MLA):

• Stemp, Holly, et al. “Scalable Entanglement of Nuclear Spins Mediated by Electron Exchange.” arXiv, 11 Mar. 2025, arxiv.org/abs/2503.06872.