Informática.
Ampliación de las computadoras cuánticas con cúbits de un solo átomo
Securities.io mantiene rigurosos estándares editoriales y podría recibir una compensación por los enlaces revisados. No somos asesores de inversiones registrados y esto no constituye asesoramiento de inversión. Consulte nuestra divulgación de afiliados.
Qubits de un solo átomo: una nueva era para la computación cuántica
Las computadoras cuánticas son máquinas extraordinariamente complejas que aprovechan variaciones mínimas en el comportamiento de los átomos individuales para su computación. Por ello, utilizan y revelan nuevos conocimientos sobre la naturaleza misma del universo a escala atómica y de partículas individuales.
Es probable que estos conocimientos sean necesarios para construir computadoras cuánticas a gran escala, ya que cuanto más complejo sea el sistema, más difícil será construir uno lo suficientemente grande para usos prácticos.
Investigadores de la Universidad de Sydney, Australia, han logrado recientemente codificar múltiples datos de cálculo cuántico en un solo átomo, revolucionando potencialmente el tamaño físico de los qubits de la computación cuántica (el equivalente cuántico de los bits de las computadoras “normales”).
Publicaron sus resultados en la prestigiosa revista científica Nature Physics.1, bajo el título "Conjunto de puertas cuánticas universales para cúbits lógicos Gottesman-Kitaev-Preskill.
Haciendo que Qubit sea confiable
Actualmente, los qubits se producen a través de un método llamado “ion atrapado” o utilizando materiales superconductores ultrafríos.
Fuente: Forbes
Ambos métodos tienen sus limitaciones:
- Los iones atrapados contienen sólo un puñado de qubits, pero son más confiables y producen menos errores.
- Los materiales superconductores tienen más qubits y se espera que sean más fáciles de ampliar, pero son más propensos a errores.
En ambos casos, la tasa de error afecta la relación entre qubits físicos y lógicos, o la cantidad de qubits físicos necesarios para crear un qubit funcional desde un punto de vista computacional.
A medida que aumenta el número de cúbits útiles (o lógicos), aumenta aún más el número de cúbits físicos necesarios. A medida que esto se amplía, la cantidad de cúbits necesarios para crear una máquina cuántica útil se convierte en una pesadilla de ingeniería.
Por lo tanto, hacer que las computadoras cuánticas sean más resistentes a los errores es quizás la tarea más importante de los investigadores en el campo en este momento, ya que eliminaría el principal obstáculo para la construcción de computadoras cuánticas útiles a gran escala.
Desliza para desplazarte →
| Tipo de cúbit | Escalabilidad organizacional | Tasa de error | Temperatura |
|---|---|---|---|
| Ión atrapado | Bajo (pocos qubits) | Bajo | Temperatura ambiente |
| superconductor | Alto | Alto | Cerca del cero absoluto |
| Átomo único (Sídney) | Potencialmente alto | Corregible con GKP | Temperatura ambiente |
Reducción de cúbits
Los investigadores australianos utilizaron un sistema de computación cuántica de iones atrapados (con un átomo cargado de iterbio) y una forma de codificación de datos llamada código Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP).
GKP es un tipo de código que se espera que ayude a corregir errores en las computadoras cuánticas. Sin embargo, crear uno en la práctica había sido difícil hasta ahora.
La clave es crear una “puerta lógica”, un interruptor de información que permita que las computadoras (cuánticas y clásicas) sean programables.
Utilizando un software de control cuántico desarrollado por Q-CTRL, una empresa emergente del Laboratorio de Control Cuántico, los investigadores codificaron los datos en un solo átomo, en 3D.
En esencia, se almacenan dos conjuntos de datos como la vibración de un solo átomo, uno como la vibración de “izquierda a derecha” y otro como la vibración de “arriba y abajo”.
“En efecto, almacenamos dos qubits lógicos corregibles por errores en un único ion atrapado y demostramos el entrelazamiento entre ellos.
Vassili Matsos – Estudiante de doctorado en la Escuela de Física y Sydney Nano
Construcción de una puerta lógica de un solo átomo
Para lograr esa hazaña de la física cuántica, utilizaron un complejo conjunto de láseres a temperatura ambiente para mantener el átomo único en la trampa, lo que permitió controlar sus vibraciones naturales y utilizarlas para producir los complejos códigos GKP.
Fuente: Física de la naturaleza
La parte de “temperatura ambiente” es muy importante, ya que hace que sea inherentemente más fácil y más barato de realizar que las computadoras cuánticas superconductoras que requieren una temperatura cercana al cero absoluto y helio líquido.
“Nuestros experimentos han demostrado la primera realización de un conjunto de puertas lógicas universales para qubits GKP.
Logramos esto controlando con precisión las vibraciones naturales, u oscilaciones armónicas, de un ion atrapado de tal manera que podemos manipular qubits GKP individuales o entrelazarlos como un par”.
Dra. Tingrei Tan – Nano Instituto de la Universidad de Sydney
Hacia computadoras cuánticas escalables
Es la combinación de controles de temperatura ambiente, una puerta lógica de un solo átomo y un código de reducción de errores lo que hace que este descubrimiento sea tan importante.
En conjunto, esto abre el camino a un nuevo tipo de computadora cuántica de iones atrapados que podría ser mucho más sencilla de construir y mucho más fácil de ampliar.
“Nuestros experimentos lograron un hito clave al demostrar que estos controles cuánticos de alta calidad proporcionan una herramienta clave para manipular más de un qubit lógico.
“Al demostrar puertas cuánticas universales usando estos qubits, tenemos una base para trabajar hacia el procesamiento de información cuántica a gran escala de una manera altamente eficiente en términos de hardware”.
Dra. Tingrei Tan – Nano Instituto de la Universidad de Sydney
Paralelamente, se han realizado recientemente varios descubrimientos que demuestran el potencial de interconectar ordenadores cuánticos. Por lo tanto, si cada uno de ellos se vuelve más potente y las redes cuánticas se acercan a una realidad, esto podría impulsar una explosión en la capacidad utilizable de cúbits.
Las computadoras cuánticas revelan nueva física
Es probable que las computadoras cuánticas de mayor escala revolucionen la criptografía y la investigación científica gracias a su enorme capacidad para resolver problemas complejos demasiado difíciles de calcular con computadoras binarias.
Pero también podría abrir indirectamente una vía enteramente nueva para que los físicos estudien el reino cuántico.
Esto es lo que se desprende de los análisis realizados en los ordenadores cuánticos de Google por investigadores de la Universidad de Princeton, la Universidad de Cornell, la Universidad de Purdue, la Universidad de Nottingham (Reino Unido), la Universidad Técnica de Múnich (Alemania) y Google Research, según una nueva publicación en Nature.2, titulado "Visualización de la dinámica de cargas y cuerdas en teorías de calibración reticular (2 + 1)D.
Teoría de medición de calibres
La computadora cuántica de Google permite a los investigadores experimentar y probar la llamada “teoría de gauge en red” (LGT), un tipo de teoría cuántica de campos que postula la existencia de campos de gauge (campos que median fuerzas, como el campo electromagnético) y bosones de gauge (las partículas elementales que transportan estas fuerzas).
Fuente: Nature
El equipo demostró cómo las partículas y las “cuerdas” invisibles que las conectan se comportan, fluctúan e incluso se rompen.
Fuente: Nature
Los investigadores confirmaron en ese estudio que estas “cuerdas” podrían medirse y observarse en ordenadores cuánticos.
“Aprovechando el poder del procesador cuántico, estudiamos la dinámica de un tipo específico de teoría de gauge y observamos cómo las partículas y las 'cuerdas' invisibles que las conectan evolucionan con el tiempo”.
Al crear situaciones muy controladas en las que se puedan observar los efectos cuánticos, sin requerir los altísimos niveles de energía de los aceleradores de partículas, queda claro que las computadoras cuánticas podrían convertirse en herramientas clave de la investigación en física fundamental.
“Nuestro trabajo muestra cómo las computadoras cuánticas pueden ayudarnos a explorar las reglas fundamentales que gobiernan nuestro universo.
“Al simular estas interacciones en el laboratorio, podemos probar teorías de nuevas maneras”.
Michael Knap, profesor de Dinámica Cuántica Colectiva en la Facultad de Ciencias Naturales de la TUM
El futuro de las computadoras cuánticas escalables
El potencial de las computadoras cuánticas aún no se comprende del todo, ya que se reinventan constantemente a partir de sus principios fundamentales, de forma similar a cómo las primeras computadoras pasaron de las tarjetas perforadas a los tubos de vacío y luego a los transistores de silicio. Solo que el ritmo de cambio es mucho más rápido.
Esto implica que muy pronto podríamos ver un progreso importante en la fabricación de computadoras cuánticas más grandes y potentes, que también podrían conectarse entre sí para alcanzar capacidades aún mayores.
Esto podría abrir el camino no sólo a capacidades computacionales mucho mayores, sino a una comprensión completamente nueva de las materias y de la física cuántica, con, por ejemplo, un estado de la materia completamente nuevo como El "estado topológico" demostrado recientemente por los equipos de computación cuántica de Microsoft (chip Majorana-1).
Invertir en computación cuántica
Honeywell / Quantinuum
(HON )
Si bien la computadora cuántica de Google podría revelar nuevos conocimientos sobre la teoría de la física cuántica, el descubrimiento de un posible qubit de 1 átomo utilizando tecnología de iones atrapados parece hacer que este método esté mucho más cerca de la viabilidad comercial que las computadoras cuánticas superconductoras.
Quantinuum es el resultado de la fusión de Honeywell Quantum Solutions y Cambridge Quantum.
Honeywell sigue siendo el accionista mayoritario de la empresa (probablemente el 52% de la propiedad) después de una ronda de recaudación de fondos valorada en 5 mil millones de dólaresSe informa que el fundador, Ilyas Khan, posee aproximadamente el 20% de la compañía. Otros accionistas incluyen a JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM y JP Morgan.
Una posible IPO de Quantinuum en el futuro, posiblemente como parte de una reestructuración corporativa más amplia, Se estima que vale 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, sino que se centra más en productos del sector aeroespacial, la automatización y los materiales y productos químicos especiales.
Sin embargo, cada uno de estos dominios podría 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 el H2, un chip de 56 qubits con iones atrapados y una fidelidad de puerta de dos qubits del 99.895%.
La empresa ha buscado una computación de alta calidad con muy pocos errores, más allá de agregar tantos qubits como sea posible, creando la llamada “computación cuántica tolerante a fallos”.
La empresa denomina este enfoque “Mejores qubits, mejores resultados”, y con una cantidad similar de qubits se logran resultados entre 100 y 1,000 veces más fiables.
Fuente: cuántico
Esto podría marcar una diferencia notable en la criptografía resistente a los avances cuánticos que se necesita con urgencia, según la empresa de defensa Thales (HO.PA -0.96%) Ya colaboramos con Quantinuum al igual que los bancos internacionales HSBC y JP Morgan.
Quantinuum también ofrece su propia química computacional cuántica. En Quanto, utilizable para productos farmacéuticos, ciencias de los materiales, productos químicos, energía y aplicaciones aeroespaciales.
Al igual que muchas otras empresas de computación cuántica, Quantinuum ofrece Helios, un “hardware como servicio”, permitiendo a los usuarios beneficiarse de la computación cuántica sin tener que lidiar con la complejidad de operar el sistema por sí mismos.
Quantinuum firmó en noviembre de 2024 un acuerdo de colaboración 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 ordenadores cuánticos de iones atrapados.
A medida que la fotónica integrada se acerca a casos de uso práctico, queda clara la importancia que esta colaboración podría tener para el futuro de Quantinuum. En este momento, parece que el siguiente paso de la compañía será lanzar el primer chip fotónico-cuántico del mundo centrado en IA.
En los próximos meses, Quantinuum compartirá los resultados de las colaboraciones en curso, mostrando el potencial innovador de los avances impulsados por la cuántica en IA generativa.
La innovadora capacidad Gen QAI mejorará y acelerará el uso de estructuras orgánicas metálicas para la administración de medicamentos, allanando el camino para opciones de tratamiento más eficientes y personalizadas, cuyos detalles se revelarán en el lanzamiento de Helios.
Quantinuum anuncia un avance en IA cuántica generativa con un enorme potencial comercial
Más casos de uso continuo podrían aumentar fuertemente el valor futuro de la empresa y, por lo tanto, la participación de Honeywell en ella y las posibles ganancias que los inversores podrían obtener de ella.
(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)
Estudios referenciados
1. Matsos, VG, Valahu, CH, Millican, MJ et al. Conjunto universal de puertas cuánticas para cúbits lógicos Gottesman-Kitaev-Preskill. Nature. Physics. (2025). https://doi.org/10.1038/s41567-025-03002-8
2. Cochran, TA, Jobst, B., Rosenberg, E. et al. Visualización de la dinámica de cargas y cuerdas en teorías de calibración reticular (2 + 1)D. Nature 642, 315 – 320 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08999-9
