Computación
Las jaulas de luz podrían resolver el problema de memoria de la computación cuántica
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El cuello de botella: Por qué la computación cuántica necesita nueva memoria
Para que una computadora cuántica comience a usarse, aunque no de forma rutinaria, al menos de manera fiable, necesitará replicar con componentes compatibles con la mecánica cuántica la mayoría de las funciones realizadas por los semiconductores de silicio: no solo el cálculo (procesador/chips), sino también la interconexión y la memoria.
La interconexión está avanzando. Hemos visto el lanzamiento de QNodeOS, un sistema operativo dedicado a la interconexión cuántica, junto con chips fotónicos producibles en masa, amplificadores nanofotónicos de erbio, y teleportación cuántica usando redes tradicionales de fibra óptica.
Pero la memoria ha sido más esquiva, aunque las ondas sonoras podrían proporcionar una especie de solución híbrida al problema de la estabilidad.
Esta dificultad surge porque los qubits son extremadamente inestables, requiriendo materiales superconductores, aislamiento total de interferencias ambientales y temperaturas ultrafrías.
La interconexión puede ayudar parcialmente a aliviar la falta de memoria al reenviar información a otros qubits físicos en un clúster, pero esta opción tiene límites. En algún momento, los cálculos complejos requerirán un sistema de memoria duradero (según los estándares cuánticos) capaz de retener datos cuánticos de forma fiable.
Esto es exactamente lo que parecen haber logrado investigadores en Alemania de la Humboldt-Universität zu Berlin, la Universidad de Stuttgart y el Instituto Leibniz de Tecnología Fotónica.
Crearon una “jaula de luz” nanoscópica capaz de retener datos cuánticos durante un tiempo sin precedentes. Publicaron sus hallazgos en la revista científica Light: Science & Applications1, bajo el título “Light storage in light cages: a scalable platform for multiplexed quantum memories”.
¿Qué son las “jaulas de luz” nanoscópicas?
La memoria cuántica se refiere a componentes capaces de almacenar y preservar información cuántica intacta (qubits).
En la práctica, funciona como RAM: no para almacenamiento a largo plazo, sino para mantener los datos accesibles para el siguiente paso en un proceso de cálculo.
Esto requiere tres pasos sucesivos:
- Capturar el estado cuántico.
- Almacenar este estado en un formato más estable que los qubits volátiles.
- Recuperar los datos para un procesamiento posterior.
Cómo funcionan las jaulas de luz impresas en 3D
La base del trabajo de los investigadores alemanes es la “jaula de luz”. Estas estructuras nanoscópicas están diseñadas para retener la luz sin que pierda sus características cuánticas.
Source: Light
En este caso específico, utilizaron guías de onda de núcleo hueco llenas con un vapor atómico de átomos de cesio.
Las propias estructuras se construyeron usando tecnología de nanoinpresión, específicamente litografía de polimerización de dos fotones con sistemas de impresión 3D comerciales.
Para garantizar la estabilidad a largo plazo en el entorno reactivo del cesio, las estructuras están recubiertas con una capa protectora, demostrando una durabilidad notable sin degradación observada incluso después de cinco años de operación.
Source: Light
Ventajas sobre la memoria cuántica tradicional
Este diseño ofrece ventajas únicas comparado con intentos anteriores.
Primero, estas estructuras nanoincrustadas permiten la difusión rápida de átomos de cesio. Esto reduce el tiempo necesario para llenar el núcleo con vapor atómico de meses a solo días, manteniendo al mismo tiempo una excelente confinación del campo óptico.
Segundo, el diseño permite un acceso lateral único a las regiones del núcleo, facilitando la recuperación de datos cuánticos cuando se necesiten.
“Creamos una estructura guía que permite una rápida difusión de gases y fluidos dentro de su núcleo, con la versatilidad y reproducibilidad que brinda el proceso de nanoinpresión 3D.
Esto permite una verdadera escalabilidad de esta plataforma, no solo para la fabricación intra-chip de las guías de onda sino también inter-chip, para producir múltiples chips con el mismo rendimiento.”
Esta escalabilidad facilita mucho alcanzar una etapa comercial industrial. Permite múltiples jaulas de luz en el mismo chip, aumentando la memoria total potencial de un procesador cuántico. Las variaciones dentro de un mismo chip se mantuvieron por debajo de 2 nanómetros, mientras que las diferencias entre chips permanecieron bajo 15 nanómetros.
Debido a que el rendimiento de almacenamiento entre diferentes jaulas de luz es mínimo y consistente, el diseño genera expectativas fiables para los ingenieros.
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| Enfoque de Memoria Cuántica | Excitación Almacenada / Medio | Condiciones Operativas Típicas | Escalado e Integración | Compromisos Clave |
|---|---|---|---|---|
| “Jaulas de Luz” nanoincrustadas (este trabajo) | Pulsos de luz guiados mapeados a excitaciones atómicas colectivas (vapor de cesio en guías de onda de núcleo hueco) | Operación ligeramente por encima de la temperatura ambiente; no se describen criogénicos ni atrapado complejo de átomos | La nanoinpresión 3D (polimerización de dos fotones) soporta estructuras en chip repetibles y multiplexadas; acceso lateral para control/lectura | Los tiempos de almacenamiento mostrados aquí son de cientos de nanosegundos; el valor principal es la fabricabilidad + multiplexado + condiciones operativas relajadas |
| Memorias de Conjunto de Átomos Fríos | Excitaciones atómicas en nubes de átomos enfriados por láser | Ultra alto vacío, enfriamiento láser, óptica de atrapado (infraestructura de laboratorio compleja) | Alto rendimiento en entornos de investigación; más difícil de miniaturizar y desplegar a escala comparado con enfoques centrados en chip | Excelente física, pero la complejidad del sistema y la huella pueden limitar el despliegue práctico |
| Cristales dopados con tierras raras | Excitaciones ópticas en dopantes de estado sólido (p.ej., iones de tierras raras) | A menudo criogénico para mejor coherencia; sólidos estables pero con requerimientos de enfriamiento | Módulos potencialmente compactos; la integración depende del empaquetado fotónico y pérdidas de acoplamiento | Fuerte potencial de coherencia, pero la temperatura/enfriamiento y la eficiencia de acoplamiento son limitaciones prácticas |
| Memorias basadas en espín (centros NV / conjuntos de espín) | Estados de espín electrón/nuclear en sólidos | Varía ampliamente (a menudo entornos controlados; a veces criogénico para rendimiento óptimo) | Atractivo para integración de estado sólido; interfaces ópticas y rendimiento de fabricación pueden ser desafiantes | Los estados de espín de larga vida son prometedores, pero la interconexión fotón‑espín puede ser el cuello de botella |
| Memorias de Resonador Superconductores | Fotones/excitaciones de microondas en circuitos superconductores | Operación criogénica (refrigerador de dilución) | Fuerte compatibilidad con procesadores superconductores; el escalado está ligado al cableado criogénico, presupuestos térmicos y capacidad del refrigerador | Integración estrecha con las pilas de computación cuántica líderes actuales, pero la criogenia y la complejidad a nivel de sistema son inevitables |
Otro cambio masivo comparado con la mayoría de la tecnología de computación cuántica es que la memoria de jaulas de luz opera ligeramente por encima de la temperatura ambiente y no requiere refrigeración criogénica. Esto la hace no solo más fiable, sino también significativamente más económica.
¿Cuánto tiempo pueden almacenar datos las jaulas de luz?
Las jaulas de luz permiten una conversión altamente eficiente de pulsos de luz guiados en excitaciones atómicas colectivas. Un láser de control óptico puede entonces liberar la luz bajo demanda, recuperando los datos para cálculos cuánticos posteriores.
El equipo de investigación almacenó con éxito pulsos de luz atenuados que contenían solo unos pocos fotones durante duraciones de varios cientos de nanosegundos.
Source: Light
Aunque esta escala de tiempo pueda parecer corta, en términos de redes cuánticas y memoria fotónica, representa una duración de almacenamiento inusualmente larga y estable, especialmente para sistemas compatibles con temperatura ambiente.
Escalado de redes cuánticas con memoria óptica
Aunque las redes hasta ahora han ayudado a compensar la falta de memoria, una memoria fiable podría, a la inversa, ayudar a crear redes más complejas.
Al crear almacenamiento fiable, la memoria cuántica puede servir como nodos repetidores, aumentando significativamente la fiabilidad y el alcance de la red cuántica. Este es un paso importante hacia la interconexión de varios chips cuánticos en un superordenador, así como la conexión de computadoras cuánticas físicamente distantes.
Conclusión
La computación cuántica ha logrado un progreso masivo en los últimos años, con el desarrollo de redes y chips cuánticos más grandes y escalables. El eslabón faltante para una computadora cuántica completa o una red cuántica a gran escala era componentes de memoria fiables.
La utilización de estas jaulas de luz mejoradas podría ser exactamente la clave para acelerar el desarrollo de la computación cuántica, gracias a su proceso de fabricación barato y fiable.
El siguiente paso probablemente será la prueba práctica con chips cuánticos existentes y la optimización del proceso de fabricación para integrarlo en las prácticas estándar de una fundición de semiconductores.
Invertir en la Computación Cuántica
Honeywell / Quantinuum (HON)
HON Gráfico de precios
Quantinuum es el resultado de la fusión de Honeywell Quantum Solutions y Cambridge Quantum.
Honeywell sigue siendo el accionista mayoritario de la compañía (probablemente 52% de participación) después de una ronda de financiación que la valoró en 10 mil millones de dólares. Se informa que el fundador Ilyas Khan posee aproximadamente el 20 % de la empresa. Otros accionistas incluyen JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM y JP Morgan.
Una posible OPI de Quantinuum, potencialmente como parte de una reestructuración corporativa mayor, es estimada por analistas en un valor de hasta 20 mil millones de dólares y podría ocurrir entre 2026 y 2027.
La computación cuántica no es la parte central del negocio de Honeywell, que está más centrado en productos de aeroespacial, automatización y químicos y materiales especializados.
Cada uno de estos dominios podría, sin embargo, beneficiarse de la computación cuántica, especialmente química computacional y ciberseguridad cuántica, lo que potencialmente le daría a Honeywell una ventaja frente a sus competidores.
El modelo principal de la compañía por ahora es Helios, el sucesor de H2, y el “computador cuántico más preciso del mundo”. Posee un récord de 98 qubits físicos totalmente conectados con una fidelidad de puerta de un solo qubit del 99,9975 % y una fidelidad de puerta de dos qubits del 99,921 % en todos los pares de qubits.
También aprovechamos Helios para realizar simulaciones a gran escala en superconductividad a alta temperatura y magnetismo cuántico—ambos con rutas claras hacia aplicaciones industriales del mundo real.
La compañía ha perseguido una computación de alta calidad con muy pocos errores, en lugar de simplemente añadir la mayor cantidad posible de qubits, creando lo que se denomina “computación cuántica tolerante a fallos”.
Este enfoque es etiquetado por la compañía como “Mejores qubits, mejores resultados”, con una cantidad similar de qubits logrando resultados de 100 a 1 000 veces más fiables.
Source: Quantinuum
Esto podría marcar una diferencia notable en la criptografía resistente a la computación cuántica, urgentemente necesaria. La empresa de defensa Thales (HO.PA -0,96 %) ya colabora con Quantinuum, al igual que bancos internacionales como HSBC y JP Morgan.
Quantinuum también ofrece su química computacional cuántica propietaria InQuanto, utilizable para farmacéuticos, ciencias de materiales, químicos, energía y aplicaciones aeroespaciales.
Al igual que muchas otras compañías de computación cuántica, Quantinuum ofrece Helios como “hardware‑como‑servicio”, permitiendo a los usuarios beneficiarse de la computación cuántica sin tener que lidiar con la complejidad de operar el sistema ellos mismos.
Quantinuum firmó en noviembre de 2024 una asociación con la alemana Infineon, el mayor fabricante de semiconductores de Europa. Infineon aportará su tecnología de fotónica integrada y electrónica de control para ayudar a crear la próxima generación de computadoras cuánticas de iones atrapados.
A medida que la fotónica integrada se acerca a casos de uso prácticos, ahora está claro cuán importante podría ser esta asociación para el futuro de Quantinuum. En este punto, parece que el siguiente paso para la compañía será lanzar el primer chip fotónico‑cuántico centrado en IA del mundo.
En los próximos meses, Quantinuum compartirá resultados de colaboraciones en curso, mostrando el potencial revolucionario de los avances impulsados por la computación cuántica en la IA generativa.
La innovadora capacidad Gen QAI mejorará y acelerará el uso de marcos orgánicos metálicos para la liberación de fármacos, allanando el camino para opciones de tratamiento más eficientes y personalizadas, con detalles que se revelarán en el lanzamiento de Helios.
Quantinuum Announces Generative Quantum AI Breakthrough with Massive Commercial Potential
Más casos de uso en curso podrían impulsar fuertemente el valor futuro de la compañía y, por lo tanto, la participación de Honeywell en ella.
IA Cuántica Generativa: Desbloqueando el Potencial Completo de la IA
(Puedes leer más sobre el resto de las actividades industriales de Honeywell en automatización, aeroespacial y materiales avanzados en el informe dedicado a la compañía.)
Últimas noticias y desarrollos de acciones de Honeywell (HON)
Estudio Referenciado
1. Gómez-López, E., Ritter, D., Kim, J. et al. Light storage in light cages: a scalable platform for multiplexed quantum memories. Light Sci Appl 15, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-025-02085-5
