Un nuevo hito en la computación cuántica resuelve la comunicación entre superordenadores

La forma en que ordenadores cuánticos situados a grandes distancias intercambian enormes cantidades de datos puede transformarse con un nuevo detector desarrollado por la NASA y Caltech.

Los ordenadores cuánticos prometen funcionar millones de veces más rápido que los convencionales, pero para comunicarse a larga distancia, necesitarán una red de comunicaciones específica.

Para ayudar a crear esa red, científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y de Caltech han desarrollado un dispositivo capaz de contar enormes cantidades de fotones individuales -partículas cuánticas de luz- con una precisión increíble.

El detector PEACOQ (Performance-Enhanced Array for Counting Optical Quanta), similar a la medición de gotas de agua rociadas por una manguera, es capaz de medir el momento exacto en que impacta cada fotón, con una precisión de 100 billonésimas de segundo, a un ritmo de 1.500 millones de fotones por segundo. Ningún otro detector ha alcanzado esa velocidad.

QUBITS FRENTE A BITS

Los ordenadores convencionales transmiten datos a través de módems y redes de telecomunicaciones haciendo copias de la información como una serie de 1s y 0s, lo que conocemos como bits.

A continuación, los bits se transmiten a través de cables, fibras ópticas y el espacio mediante destellos de luz o pulsos de ondas de radio.

Cuando se reciben, los bits se vuelven a ensamblar para recrear los datos que se transmitieron originalmente.

Los ordenadores cuánticos se comunican de forma diferente

Los ordenadores cuánticos se comunican de forma diferente. Codifican la información como bits cuánticos -o qubits- en partículas fundamentales, como electrones y fotones, que no pueden copiarse y retransmitirse sin ser destruidas.

Para mayor complejidad, la información cuántica transmitida por fibras ópticas mediante fotones codificados se degrada al cabo de unas pocas decenas de kilómetros, lo que limita enormemente el tamaño de cualquier red futura.

Para que los ordenadores cuánticos se comuniquen más allá de estas limitaciones, una red cuántica óptica dedicada al espacio libre podría incluir "nodos" espaciales a bordo de satélites en órbita alrededor de la Tierra.

Estos nodos retransmitirían datos generando pares de fotones entrelazados que se enviarían a dos terminales de ordenadores cuánticos situados en tierra, a cientos o incluso miles de kilómetros de distancia entre sí.

Para que estos fotones entrelazados sean recibidos en tierra por el terminal de un ordenador cuántico, se necesita un detector muy sensible como PEACOQ para medir con precisión el momento en que recibe cada fotón y entregar los datos que contiene.

TRABAJA A -272º C

El detector es diminuto. Mide sólo 13 micras y está compuesto por 32 nanocables superconductores de nitruro de niobio en un chip de silicio con conectores que se abren en abanico como el plumaje del detector. Cada nanocable es 10.000 veces más fino que un cabello humano.

El detector debe mantenerse a una temperatura criogénica de sólo un grado por encima del cero absoluto, es decir, menos 272 grados Celsius.

Cada nanocable es 10.000 veces más fino que un cabello humano

Esto mantiene los nanocables en un estado superconductor, necesario para que puedan convertir los fotones absorbidos en impulsos eléctricos que proporcionen los datos cuánticos.

Aunque el detector debe ser lo bastante sensible a los fotones individuales, también está diseñado para soportar el impacto de muchos fotones a la vez.

Cuando un fotón incide sobre un nanocable del detector, éste es momentáneamente incapaz de detectar otro fotón -un periodo denominado "tiempo muerto"-, pero cada nanocable superconductor está diseñado para tener el menor tiempo muerto posible.

Además, PEACOQ está equipado con 32 nanocables para que los demás puedan suplir la falta de detección mientras uno está "muerto".