Centros de datos cuánticos: cómo el entrelazamiento teje la red ✛
En un criostato enfriado a decenas de milikelvins viven los cúbits superconductores. No son muchos: decenas, como mucho unos cientos. La diafonía y el ruido térmico impiden empaquetar más. Y para romper RSA-2048 se necesitan entre diez mil y diez millones de cúbits físicos. Esa brecha de cinco órdenes de magnitud es como la que hay entre una bicicleta y un cohete.
El orquestador es un director que, a partir de una misma partitura de entrelazamiento, crea cualquier melodía de conexiones. Genera estados de grafo, estructuras entrelazadas donde los nodos están conectados según un patrón de grafo. Al retener una parte de los cúbits, el orquestador reconfigura los enlaces virtuales entre los clientes mediante mediciones locales de Pauli. El cableado físico permanece igual, pero la topología lógica cambia a voluntad. De un estado de grafo lineal, mediante fusiones se obtiene un bus, y con mediciones en X se reduce la distancia entre nodos.
Un centro de datos cuántico no es una red global, sino una infraestructura local: varios ordenadores cuánticos en un mismo edificio. Están conectados por canales ópticos que funcionan a temperatura ambiente. La transducción es el puente entre el mundo criogénico de los cúbits y el mundo óptico de los fotones. La brecha de frecuencias es de cinco órdenes de magnitud. Superarla significa dar a los cúbits libertad de movimiento.
El siguiente paso son los centros cuánticos: la unión de varios centros de datos a través de una red de malla de orquestadores. Queda abierta la cuestión de si se pueden implementar topologías interred basadas en estados de grafo de n-estrellas solo con operaciones locales. Será necesaria la estandarización de las métricas de transducción: la eficiencia por sí sola no basta, hay que tener en cuenta el tipo de codificación y las características de ruido. La decoherencia, la pérdida de las propiedades cuánticas debido a la interacción con el entorno, sigue siendo un problema fundamental. Los centros de datos cuánticos no lo resuelven, pero lo trasladan al nivel arquitectónico: si no puedes alargar la vida del cúbit, reparte el cálculo entre muchos cúbits y conéctalos mediante entrelazamiento.
En el criostato sigue haciendo frío. Pero ahora el frío no es una prisión, sino una plataforma de lanzamiento. El orquestador dirige, y el entrelazamiento suena cada vez más fuerte.
Para romper una clave RSA de 2048 bits se necesitan unos 4099 cúbits lógicos, lo que, traducido a cúbits físicos (teniendo en cuenta la corrección de errores), da entre 10 000 y 10 000 000 de cúbits. Los ordenadores cuánticos actuales solo tienen decenas de cúbits físicos.
La idea de un centro de datos cuántico resuena con el «entrelazamiento cuántico» de la novela de Liu Cixin «El problema de los tres cuerpos», donde los sofones utilizan el entrelazamiento para comunicarse instantáneamente. En realidad, el entrelazamiento no transmite información más rápido que la luz, pero permite teletransportar estados cuánticos sin transferir físicamente las partículas.