Computación
¿Es posible encadenar computadoras cuánticas? Los investigadores tienen una respuesta
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Escalando la computación cuántica
Se espera que algún día las computadoras cuánticas se conviertan en la tecnología central de la computación avanzada en biotecnología, ciencia de materiales, finanzas, criptografía y otros sistemas complejos que resultan difíciles para las computadoras basadas en silicio.
Sin embargo, dos cosas han impedido que las computadoras cuánticas se generalicen.
Lo primero es que, cuantos más cúbits (el equivalente cuántico a un bit binario) haya en un sistema, mayor será el error, y cualquier inestabilidad provoca un efecto dominó.
Esto pronto podría ser un problema del pasado, gracias a los recientes avances de Google (GOOGL ) y su chip Willow, que logra una tasa de error decreciente a medida que se añaden más cúbits.
El otro problema es que probablemente exista un límite de tamaño para cuán grande puede llegar a ser una computadora cuántica individual, de la misma manera que un chip de silicio solo puede volverse tan potente antes de enfrentar problemas de suministro de energía, sobrecalentamiento, etc.
Esto también podría estar resolviéndose, gracias al trabajo de investigadores de la Universidad de Oxford. Lograron crear una red de computación cuántica distribuida, similar a cómo funcionan los servidores con chips de silicio, potencialmente allanando el camino para supercomputadoras cuánticas.
Anunciaron sus resultados en la prestigiosa revista Nature, con el título «Computación cuántica distribuida mediante un enlace de red óptica»1.
Conectando computadoras cuánticas
Actualmente, las computadoras cuánticas funcionan como unidades aisladas, con unos cientos de cúbits o quizá un millar en los modelos más avanzados.
El problema es que ampliarlas es increíblemente complejo, ya que cuanto más grande es el sistema, más inestabilidad y perturbaciones del entorno pueden interrumpir los efectos cuánticos de los que depende la computadora.
Al mismo tiempo, los cálculos útiles probablemente requerirán millones de qubits, lo que llevaría a la industria a un posible callejón sin salida. Al menos, mientras las computadoras cuánticas no puedan conectarse entre sí.
Y esto es más fácil decirlo que hacerlo porque las computadoras cuánticas son muy diferentes a los chips de silicio. En las computadoras tradicionales, el 0 & 1 es una señal eléctrica que puede transmitirse a otra máquina con relativa facilidad.
En una computadora cuántica debe comunicarse el propio estado cuántico de los cúbits. Es difícil mantener estables esos estados fuera de condiciones muy específicas, que suelen exigir temperaturas ultrabajas, apenas unos grados por encima del cero absoluto.
Aprovechando la teletransportación cuántica
Experimento previo de teletransportación cuántica
En enero de 2025, informamos la primera indicación de que la teletransportación cuántica en fibra óptica era una posibilidad. Parecía que incluso podría llevarse a cabo en redes de fibra óptica ordinarias junto a flujos de datos “normales”.
Si bien suena como un concepto fantasioso de una película de ciencia ficción, la teletransportación cuántica es en realidad un fenómeno real estudiado durante décadas.
Esto ocurre cuando dos partículas diferentes están “emparejadas/vinculadas” entre sí, algo llamado entrelazamiento cuántico.
En este caso, cuando dos partículas están enlazadas, sin importar la distancia entre ellas, intercambian información a grandes distancias, sin transportarla físicamente. En algunos casos, incluso podría ser posible que el intercambio de información ocurra más rápido que la velocidad de la luz, algo teóricamente imposible.
Este fue un paso muy importante, ya que indicó que no necesitaríamos nueva tecnología para que los cables realicen teletransportación cuántica entre computadoras cuánticas.
Sin embargo, aún no se trataba de una conexión directa entre dos computadoras cuánticas.
Conectando qubits
Ese es el paso que lograron los investigadores de Oxford. Utilizaron fibras ópticas para conectar y entrelazar cúbits mediante fotones, es decir, partículas de luz.
Fuente: Nature
En el experimento de laboratorio, los módulos estaban separados por unos dos metros y cada uno contenía sus propias redes y cúbits de circuito. También podrían alcanzarse distancias mayores.
Al ajustar cuidadosamente estas interacciones, podemos ejecutar puertas cuánticas lógicas —las operaciones fundamentales de la computación cuántica— entre cúbits alojados en computadoras cuánticas distintas.
Este avance nos permite «conectar» procesadores cuánticos separados para formar una sola computadora cuántica plenamente interconectada.
Fuente: Nature
Los módulos empleados eran computadoras cuánticas de iones atrapados. Estos equipos suelen tener muchos menos cúbits, pero ofrecen una fiabilidad y eficiencia mucho mayores: con una cantidad similar de cúbits pueden producir resultados entre 100 y 1.000 veces más fiables que otros métodos de computación cuántica.
Fuente: Quantinuum
Alta eficiencia
El entrelazamiento entre los cúbits conectados alcanzó una fidelidad del 86 %.
Al ejecutar el algoritmo de búsqueda de Grover, una prueba útil en la que las computadoras cuánticas superan ampliamente a las convencionales, la tasa de éxito fue del 71 %.
El algoritmo de búsqueda de Grover encuentra un elemento concreto en un conjunto de datos grande y desestructurado mucho más rápido que una computadora convencional, utilizando los fenómenos cuánticos de superposición y entrelazamiento para explorar muchas posibilidades en paralelo.
Es una cifra extraordinariamente alta, sobre todo porque fue el primer logro de este tipo y todavía no se había optimizado ni mejorado el método.
Impacto de este descubrimiento
¿Supercomputadoras cuánticas?
Esto abre la puerta a una forma completamente distinta de construir computadoras cuánticas, imitando la manera en que las supercomputadoras se componen de subsistemas independientes que intercambian sus cálculos.
El sistema también sería sumamente modular, en lugar de depender de una computadora cuántica centralizada cada vez más grande y compleja.
Al interconectar los módulos mediante enlaces fotónicos, el sistema adquiere una valiosa flexibilidad, lo que permite actualizar o sustituir módulos sin interrumpir toda la arquitectura.
Fuente: Nature
Resurgimiento de la tecnología de iones atrapados
Hasta ahora, la tecnología de iones atrapados era la más fiable y la más próxima a un uso práctico, aunque estaba limitada por la dificultad de añadir más cúbits a un sistema. Por ello se esperaba que los sistemas con cúbits superconductores fueran la forma definitiva de la computadora cuántica.
Si una mejor interconexión permite que la tecnología de iones atrapados supere este límite, esa previsión podría dejar de cumplirse. Las empresas especializadas en este campo resultarían entonces mucho más interesantes para los inversionistas.
Empresa de computación cuántica de iones atrapados
IonQ
IonQ es una empresa de computación cuántica basada en tecnología de iones atrapados, fundada por científicos pioneros de la Universidad de Maryland y la Universidad Duke. Cotiza en la Bolsa de Nueva York desde 2021.
Las plataformas de computación cuántica de IonQ pueden alcanzar una fidelidad del 99,9 %. Actualmente utilizan una cadena de 64 iones de bario que produce 36 cúbits algorítmicos (AQ). La disposición en cadena permite calcular con mucha mayor rapidez que otros diseños de iones atrapados sin perder fidelidad.
Fuente: IonQ
IonQ adquirió Qubitekk en enero de 2025, incorporando a su plantilla y sus 118 patentes. Qubitekk se especializa en redes cuánticas con interconexiones fotónicas, que permiten crear clústeres cuánticos y ampliar las capacidades de la internet cuántica.
Las redes cuánticas deberían facilitar comunicaciones de alta seguridad y, con el tiempo, permitir la computación cuántica distribuida. Dada la rapidez con que avanza el sector, la experiencia y la propiedad intelectual en esta materia podrían ser decisivas para el futuro de IonQ.
IonQ también mantiene una alianza con NKT Photonics (NKT.CO) para desarrollar futuras computadoras cuánticas preparadas para centros de datos.
También colabora con Imec en circuitos fotónicos integrados y tecnología de trampas de iones a escala de chip para aumentar el número de cúbits y el tamaño de sus sistemas, a la vez que reduce los costos.
En vez de desarrollar su propio kit de desarrollo de software (SDK), la empresa admite simultáneamente los principales SDK y colabora con numerosas compañías líderes para crear nuevas aplicaciones de computación cuántica.
Fuente: IonQ
IonQ es una de las opciones bursátiles más próximas a una inversión pura en computación cuántica para quienes no desean exponerse a las actividades principales de otros líderes como Google, Intel (INTC ), IBM o Honeywell.
Junto con su competidor Quantinuum, perteneciente a Honeywell (HON ), IonQ se encuentra entre las empresas más próximas a desarrollar computadoras cuánticas comerciales, con sistemas de iones atrapados que priorizan una alta fidelidad y un menor número de cúbits.
Sus primeros éxitos le han permitido crear una sólida red de alianzas con otros innovadores de la computación cuántica y seguir impulsando la tecnología, con un enfoque reciente en computadoras cuánticas conectadas en red.
Referencia del estudio:
1. Main, D., Drmota, P., Nadlinger, D.P., et al.(2025) Distributed quantum computing across an optical network link. Nature 638, 383–388. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08404-x
