Computación
Nueva Metasuperficie Crea Fuente de Luz Cuántica Escalable
Resolviendo la Luz Cuántica
Quantum computing holds many promises, from solving otherwise impossible-to-compute calculations, potentially even breaking all existing forms of encryption along the way, to creating ultra-efficient computers from an energy consumption point of view.
Si las computadoras cuánticas se volvieran lo suficientemente potentes, podrían revolucionar por completo la medicina mediante el cálculo instantáneo de la configuración 3D de proteínas, las ciencias de materiales, la modelización climática, o incluso entrenar IA.
Lo más probable es que la comunicación entre chips cuánticos y computadoras cuánticas se realice mediante el uso de la partícula elemental de la luz: fotones.
Más precisamente, fotones entrelazados, donde interactúan entre sí mediante efectos cuánticos, incluso cuando están separados. Especialmente ahora que se ha demostrado que podemos usar fibras ópticas normales para transmitir datos cuánticos a lo sumo decenas de kilómetros.
Sin embargo, producir fotones entrelazados ha sido un gran desafío, y obstaculiza la posibilidad de escalar las computadoras cuánticas a un tamaño, fiabilidad y nivel de costo donde sean útiles.
Se están desarrollando soluciones alternativas, por ejemplo, la producción de fotones individuales a partir de una fuente de fotones imperfecta, mediante óptica no lineal y teletransportación de fotón único. La eficiencia de las fuentes de luz usando erbio es otra opción potencial.
Pero, en última instancia, muchas de estas soluciones podrían ser demasiado complejas para resolver el problema, por lo que un metamaterial recién desarrollado podría cambiar el futuro de las computadoras cuánticas. Este componente a nanoescala, capaz de transferir información cuántica escalable y de bajo decoherencia a la luz, fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Harvard y publicado en la prestigiosa revista Science1 bajo el título “Gráficos cuánticos de metasuperficie para interferencia Hong-Ou-Mandel generalizada”.
Fuentes de Luz Cuántica
Para transferir datos entre los subcomponentes de una computadora cuántica y entre diferentes computadoras cuánticas, los datos cuánticos deben preservarse. Normalmente, esto se logra mediante la creación de partículas entrelazadas, especialmente fotones.
Estas partículas entrelazadas replicarán el estado de la otra, incluso cuando estén separadas por grandes distancias.
Hasta ahora, los investigadores en computación cuántica han utilizado principalmente métodos “tradicionales” para generar fotones entrelazados. Esto se hace ya sea pasando los fotones a través de guías de ondas en microchips extendidos o mediante dispositivos voluminosos construidos con lentes, espejos y divisores de haz.
El problema es que estos sistemas son demasiado grandes, complejos y difíciles de producir en cantidades suficientes para que el método escale a los números requeridos por una red cuántica.
Otro problema es la “decoherencia”. La complejidad matemática aumenta una vez que el número de fotones y, por lo tanto, el número de qubits comienza a incrementarse.
Cada fotón adicional introduce muchas nuevas rutas de interferencia, lo que en una configuración convencional requeriría un número rápidamente creciente de divisores de haz y puertos de salida.
Metasuperficie Cuántica
Metamateriales
Los metamateriales están cambiando la estructura de un material dado, otorgándole características diferentes a las propiedades de los materiales base de los que está compuesto.
Esto se logra con mayor frecuencia creando patrones repetitivos de forma, geometría, tamaño, orientación, etc., todo a nanoescala.
La creación de microestructuras regulares de forma controlada puede conducir a un mejor rendimiento del material en comparación con su componente base. Esto puede verse afectado por muchas propiedades diferentes, como electromagnéticas, acústicas, resistencia estructural, térmicas, etc.
Fuente: Science
Esto es lo que los investigadores de Harvard han creado, con un nuevo tipo de metasuperficies, dispositivos planos grabados con patrones a nanoescala que manipulan la luz.
“Estamos introduciendo una gran ventaja tecnológica a la hora de resolver el problema de escalabilidad.
Ahora podemos miniaturizar todo un conjunto óptico en una sola metasuperficie que es muy estable y robusta.”
Cómo la Metasuperficie Permite Luz Cuántica Escalable
La complejidad matemática de muchos fotones requeridos para cálculos cuánticos complejos puede manejarse con una rama de las matemáticas llamada teoría de grafos. Explicado de forma sencilla, utiliza puntos y líneas para representar conexiones y relaciones.
Fuente: Science
Aunque la teoría de grafos se utiliza en ciertos tipos de computación cuántica y corrección de errores cuánticos, aún no se ha usado en el contexto de metasuperficies, especialmente en su diseño y operación.
La teoría de grafos permitió a los investigadores determinar visualmente cómo los fotones interfieren entre sí y predecir sus efectos en los experimentos.
Nuevo Dispositivo de Entrelazamiento de Fotones
Utilizando la teoría de grafos y técnicas comerciales de fabricación de semiconductores, los investigadores crearon “interferómetros multiport compactos”.
Usaron la teoría de grafos para codificar tanto el diseño físico como las correlaciones cuánticas que produce en la nanoestructura de los interferómetros.
“También ofrece una nueva visión sobre la comprensión, el diseño y la aplicación de metasuperficies, especialmente para generar y controlar luz cuántica. Con el enfoque de grafos, de alguna manera, el diseño de la metasuperficie y el estado cuántico óptico se convierten en dos caras de la misma moneda.”
Neal Sinclair – Investigador en la Universidad de Harvard
Luego probaron su rendimiento, utilizando detectores de nanohilo superconductores para medir el comportamiento de los fotones.
Demostró que este enfoque brinda muchas ventajas:
- El diseño no requiere alineaciones intrincadas, lo que facilita mucho la fabricación y el montaje.
- Es muy resistente a perturbaciones, con bajas pérdidas ópticas.
- Es sencillo de fabricar, lo que lo hace más escalable y rentable.
Este trabajo se centró principalmente en las posibles aplicaciones en la computación cuántica.
Sin embargo, también podría ser útil para la detección cuántica, o ofrecer capacidades de “laboratorio en un chip” para la investigación científica fundamental.
“Estoy entusiasmado con este enfoque, porque podría escalar de manera eficiente las computadoras y redes cuánticas ópticas — lo que ha sido durante mucho tiempo su mayor desafío en comparación con otras plataformas como superconductores o átomos,”
Invertir en Computación Cuántica
Honeywell / Quantinuum
(HON )
Quantinuum es el resultado de la fusión de Honeywell Quantum Solutions y Cambridge Quantum.
Honeywell sigue siendo el accionista mayoritario de la empresa (probablemente 52% de participación) después de una ronda de financiación que la valoró en $5 mil millones. Se informa que el fundador Ilyas Khan posee aproximadamente el 20 % de la compañía. Otros accionistas incluyen JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM y JP Morgan.
Una posible OPI de Quantinuum en el futuro, potencialmente como parte de una reestructuración corporativa mayor, se estima que podría valer hasta $20 mil millones y podría ocurrir entre 2026 y 2027.
La computación cuántica no es la parte central del negocio de Honeywell; está más enfocada en productos de aeroespacial, automatización y productos químicos y materiales especializados.
Cada uno de estos dominios podría, sin embargo, beneficiarse de la computación cuántica, especialmente la química computacional y la ciberseguridad cuántica, lo que potencialmente le daría a Honeywell una ventaja frente a sus competidores.
El modelo principal de la compañía por ahora es el H2, un chip de 56 qubits atrapados por iones, con una fidelidad de puerta de dos qubits del 99,895 %.
Las próximas 3 generaciones, que llegarán a más de 1000 qubits, ya están planificadas, con los próximos lanzamientos programados para 2025, 2027 y 2029.
Fuente: Quantinuum
La última versión, denominada Apollo, sería el avance que permitiría realizar innumerables aplicaciones comerciales con la computación cuántica.
| Generación | Año de lanzamiento | Número de qubits | Características clave |
|---|---|---|---|
| H1 | 2021 | 12–20 | Banco de pruebas inicial de iones atrapados |
| H2 | 2024 | 56 | Alta fidelidad; conectividad total |
| H3 | 2025 | 100+ | Fotónica integrada habilitada |
| Apollo | 2029 | 1000+ | Sistema cuántico totalmente tolerante a fallas |
En conclusión, mediante una combinación de avances en la preparación del hardware y la corrección de errores cuánticos (QEC), tenemos la vista puesta en Apollo para finales de la década, una máquina cuántica totalmente tolerante a fallas y con ventaja cuántica. Esto será un punto de inflexión comercial: inaugurando una era de descubrimientos científicos en física, materiales, química y más.
La compañía ha buscado una computación de alta calidad con muy pocos errores, en lugar de añadir la mayor cantidad posible de qubits propensos a fallas, creando lo que se denomina “computación cuántica tolerante a fallas”.
Este enfoque es etiquetado por la empresa como “Mejores qubits, mejores resultados”, con una cantidad similar de qubits logrando resultados entre 100 y 1 000 veces más fiables.
Fuente: Quantinuum
Esto podría marcar una diferencia notable en la criptografía resistente a la computación cuántica, tan necesaria, con la empresa de defensa Thales (HO.PA -0,96%) ya colaborando con Quantinuum, así como con los bancos internacionales 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, un “hardware como servicio”, que permite 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 entrega de fármacos, allanando el camino para opciones de tratamiento más eficientes y personalizadas, con detalles que se revelarán en el lanzamiento de Helios.
Quantinuum anuncia un avance de IA cuántica generativa con un enorme potencial comercial
El anuncio en esta publicación forma parte de una serie de noticias relacionadas con el rápido progreso de la conexión IA‑computación cuántica lograda en Quantinuum.
Más casos de uso en curso podrían impulsar fuertemente el valor futuro de la empresa y, por lo tanto, la posición de Honeywell en ella, así como el potencial beneficio que los inversores podrían obtener.
(You can also read nuestro informe completo sobre el negocio central de Honeywell en sensores, piezas aeroespaciales y materiales avanzados, además de su participación en Quantinuum)
Últimas Noticias y Desarrollos de Acciones de Honeywell (HON)
Estudio Referenciado
1. Kerolos M. A. Yousef, Marco D’Alessandro, Matthew Yeh, Neil Sinclair, Marko Loncar, and Federico Capasso. Gráficos cuánticos de metasuperficie para interferencia Hong-Ou-Mandel generalizada. Science. 24 Jul 2025. Vol 389, Issue 6758 pp. 416-422. DOI: 10.1126/science.adw8404
