El cerebro frío de la computadora cuántica exprés
Una orquesta donde cada músico toca un instrumento que se rompe con el más mínimo calor. El director es el procesador cuántico, y los músicos son los cúbits, frágiles portadores de información cuántica. Para que suenen en armonía, se necesita todo un equipo de afinadores que se sientan en la habitación contigua y transmiten órdenes a través de una pared insonorizada. En el mundo cuántico, el papel de esa pared lo desempeña el criostato, un dispositivo que enfría el procesador hasta casi el cero absoluto (unos -273 °C). Con ese frío, incluso el aire se convierte en una costra sólida, y cualquier calor extra puede destruir la delicada sinfonía cuántica.
El problema principal del que habla el artículo no son los cúbits en sí, sino los "afinadores": la electrónica clásica que debe enviar señales de control y leer los resultados. Los microchips ordinarios, con ese frío, o dejan de funcionar o generan demasiado calor. Por eso los ingenieros buscan maneras de trasladar parte de la electrónica de control directamente al criostato, cerca de los cúbits. Para ello se desarrollan chips criogénicos especiales, tanto semiconductores como superconductores. Los circuitos superconductores casi no se calientan, pero requieren temperaturas aún más bajas. Los semiconductores pueden funcionar con algo más de calor, pero es más difícil hacerlos de bajo ruido. Es como elegir entre un director silencioso pero muy frágil y otro más tosco pero resistente.
El segundo camino es dejar la electrónica fuera, en una sala cálida, pero entonces las señales tienen que viajar hasta los cúbits por cables largos. Cada cable es como un tubo por el que el sonido se distorsiona y se atenúa. Para que la señal llegue limpia, se necesitan filtros y amplificadores complejos. Pero también aquí hay avances: los científicos experimentan con interfaces ópticas, donde la señal se transmite por luz a través de fibra óptica, e incluso con comunicación inalámbrica dentro del criostato. La luz no introduce calor extra ni crea interferencias eléctricas, y antenas del tamaño de un grano de arena pueden comunicarse directamente con los cúbits. Así, el director transmitiría las notas a los músicos no con la voz, sino con un puntero láser, sin romper el silencio de la sala.
La computación cuántica no es una carrera por la velocidad, sino un intento de domar la materia al borde de lo posible. Cada paso hacia sistemas más grandes exige ingenio no solo a los físicos, sino también a los ingenieros electrónicos. Y por ahora, el punto más caliente de la revolución cuántica sigue siendo el más frío, en el sentido literal. Volvamos a nuestra orquesta: los músicos tocan, el director dirige, y los afinadores, en la habitación helada, hacen todo lo posible para que la sinfonía no se interrumpa.
La temperatura dentro del criostato para procesadores cuánticos es tan baja que el helio utilizado para la refrigeración se vuelve superfluido: se filtra por rendijas microscópicas y fluye hacia arriba por las paredes del recipiente.
En la novela de Dan Simmons "Hyperion", el TecnoNúcleo utiliza computadoras cuánticas enfriadas a temperaturas en las que el propio tiempo se ralentiza, para predecir el futuro.