El ruido cuántico: el enemigo invisible que amenaza la fiabilidad de los ordenadores del futuro
Un equipo internacional encabezado por la Universidad Macquarie de Sídney ha arrojado nueva luz sobre uno de los mayores retos de la computación cuántica: el comportamiento del ruido dentro de los ordenadores cuánticos. A través de un estudio pionero, estos investigadores han logrado reconstruir, con gran precisión, cómo los errores no sólo nacen, sino que también se propagan y se entrelazan a lo largo del tiempo durante el funcionamiento de los procesadores cuánticos modernos.
Hasta hace poco, la comunidad científica asumía que los fallos en los sistemas cuánticos eran eventos aislados, fruto de fluctuaciones aleatorias y desconectadas. Sin embargo, este nuevo trabajo demuestra que la realidad es mucho más compleja: los errores pueden persistir, transformarse y, lo que es más preocupante, correlacionarse entre distintos pasos de un cálculo, dando lugar a una especie de “memoria temporal del ruido”. Esta característica desafía los paradigmas actuales de corrección de errores y pone a prueba la arquitectura de las máquinas cuánticas desarrolladas por empresas como IBM, Google, IonQ o Rigetti.
La computación cuántica se postula como la siguiente gran revolución tecnológica, capaz de abordar problemas que son intratables para los superordenadores clásicos, desde la simulación precisa de moléculas complejas hasta la optimización de rutas logísticas o la búsqueda de nuevos materiales. No obstante, la fragilidad inherente de los cúbits —las unidades fundamentales de información cuántica— los hace extremadamente sensibles a cualquier perturbación externa, ya sea térmica, electromagnética o derivada de imperfecciones en los materiales. Este “ruido” provoca la pérdida de coherencia y, por tanto, de la información, poniendo en jaque la viabilidad de los algoritmos cuánticos prácticos.
El estudio de la Universidad Macquarie, realizado en colaboración con varios centros de referencia internacional, ha empleado técnicas avanzadas de tomografía cuántica y análisis estadístico para rastrear el origen y evolución de los errores en tiempo real. Los resultados revelan que, lejos de ser simples chispazos aleatorios, los errores pueden “arrastrarse” de un momento a otro, afectando a múltiples operaciones consecutivas y generando patrones de correlación que dificultan su detección y corrección. Este fenómeno, conocido como “ruido no-Markoviano”, representa un reto considerable para los métodos actuales de corrección de errores, que suelen asumir la independencia temporal de los fallos.
La implicación de estos hallazgos es de gran calado: los algoritmos de corrección y mitigación de errores desarrollados hasta la fecha pueden ser insuficientes o incluso contraproducentes si no se adaptan a la naturaleza temporalmente correlacionada del ruido. Esto obliga a replantear desde los protocolos de control de los cúbits hasta el diseño de los propios procesadores. Empresas punteras como IBM y Google, que actualmente lideran la carrera por la supremacía cuántica, ya están comenzando a explorar arquitecturas más robustas y algoritmos más sofisticados para hacer frente a este “enemigo invisible”.
En paralelo, la NASA y otras agencias espaciales como la ESA estudian la aplicación de la computación cuántica en la exploración del espacio profundo, el análisis de grandes volúmenes de datos astronómicos y la simulación de materiales para futuras misiones tripuladas a Marte y la Luna. El avance en la comprensión y control del ruido cuántico resulta, por tanto, fundamental para que estas promesas se conviertan en realidad.
Mientras, en España, la empresa PLD Space —conocida por sus desarrollos en cohetes reutilizables y vuelos suborbitales— sigue de cerca estos avances tecnológicos, ya que la computación cuántica podría revolucionar el modelado aerodinámico y los sistemas de navegación de futuras misiones comerciales. De igual manera, compañías como Blue Origin y Virgin Galactic exploran aplicaciones de la física cuántica para mejorar la comunicación segura y el procesamiento de datos a bordo de sus vehículos espaciales.
El descubrimiento de la “memoria del ruido” en los ordenadores cuánticos constituye un recordatorio de que la frontera tecnológica está plagada de desafíos inesperados. Sin embargo, también abre la puerta a nuevas estrategias de diseño y control, que podrían allanar el camino hacia una era de computación radicalmente más potente y fiable. El futuro de la computación cuántica, y por extensión de la exploración espacial y la ciencia de materiales, dependerá en gran medida de la capacidad de los ingenieros y científicos para domar a este escurridizo adversario.
La investigación liderada por la Universidad Macquarie marca un punto de inflexión en la carrera por construir ordenadores cuánticos útiles y estables, y subraya la importancia de la colaboración internacional en la resolución de los grandes retos tecnológicos del siglo XXI.
(Fuente: SpaceDaily)
