Investigadores del Departamento de Física de la Universidad de Oxford lograron un avance histórico al demostrar, por primera vez, un algoritmo cuántico distribuido entre múltiples procesadores, un paso decisivo para superar uno de los mayores desafíos de la computación cuántica: la escalabilidad.
El experimento, publicado en la revista Nature, conectó dos procesadores cuánticos independientes a través de una interfaz de red fotónica, formando una única computadora cuántica completamente conectada capaz de ejecutar operaciones lógicas distribuidas.
Según explicó la Universidad de Oxford, una computadora cuántica con impacto real en sectores como la industria, la medicina o la criptografía requeriría millones de cúbits. Integrar tal cantidad en un solo dispositivo implicaría una máquina de dimensiones y complejidad extrema, difícil de construir y mantener.
El enfoque presentado por el equipo británico propone una alternativa: interconectar pequeños módulos cuánticos, permitiendo que los cálculos se distribuyan a través de una red sin un límite teórico en el número de procesadores conectados.
La arquitectura desarrollada se basa en módulos que contienen un número reducido de cúbits de iones atrapados, los cuales almacenan y procesan información cuántica a escala atómica. Estos módulos se enlazan mediante fibras ópticas, utilizando fotones como portadores de la información en lugar de señales eléctricas.
Dougal Main, director del estudio y miembro del Departamento de Física de Oxford, destacó que este diseño aporta flexibilidad y robustez, ya que permite actualizar o reemplazar módulos sin interrumpir el funcionamiento del sistema completo.
El estudio detalla que los enlaces fotónicos permiten entrelazar cúbits ubicados en módulos separados, lo que hace posible ejecutar lógica cuántica entre procesadores mediante teletransportación cuántica.
Si bien la transferencia de estados cuánticos entre sistemas distantes ya había sido demostrada anteriormente, los autores subrayan que esta es la primera vez que se logra la teletransportación de puertas lógicas cuánticas, los bloques fundamentales de cualquier algoritmo.
En palabras de Main, el experimento no solo transfiere información cuántica, sino que crea interacciones controladas entre cúbits alojados en computadoras cuánticas independientes, permitiendo que funcionen, en la práctica, como una sola máquina.
Para evaluar el rendimiento del sistema, los investigadores ejecutaron el algoritmo de búsqueda de Grover, conocido por localizar elementos específicos dentro de grandes conjuntos de datos no estructurados con mayor eficiencia que los métodos clásicos.
La demostración confirmó que un enfoque distribuido puede ampliar las capacidades de la computación cuántica más allá de los límites físicos de un solo procesador.
El profesor David Lucas, investigador principal del equipo y científico jefe del Centro de Simulación y Computación Cuántica del Reino Unido, afirmó que el experimento demuestra la viabilidad del procesamiento cuántico distribuido con la tecnología actual.
No obstante, advirtió que ampliar la escala del sistema seguirá siendo un reto técnico que exigirá nuevos avances en física, ingeniería y control cuántico.
El estudio, titulado Distributed Quantum Computing across an Optical Network Link, contó con financiación de UK Research and Innovation (UKRI), a través del Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) y del Programa Nacional de Tecnologías Cuánticas del Reino Unido.
