Revolución en la computación cuántica: logran crear copias seguras de qubits sin violar las leyes físicas

Un avance prometedor en el campo de la computación cuántica ha sido anunciado por un equipo de investigadores de la Universidad de Waterloo, Canadá. El grupo ha conseguido desarrollar un método innovador para respaldar la información cuántica, permitiendo la creación de copias cifradas de qubits, todo ello respetando el conocido teorema de no clonación, una ley fundamental de la mecánica cuántica.

La computación cuántica representa uno de los mayores retos y oportunidades tecnológicas de la actualidad. A diferencia de los bits clásicos, que pueden representar únicamente los valores 0 y 1, los qubits pueden encontrarse en una superposición de ambos estados. Esta peculiaridad, junto con el fenómeno del entrelazamiento, permite que los ordenadores cuánticos realicen ciertas operaciones con una eficiencia inalcanzable para la computación tradicional. Los qubits pueden implementarse en sistemas físicos tan variados como electrones individuales, fotones, átomos, iones o minúsculas corrientes eléctricas, cada uno con sus propios desafíos técnicos.

El principal escollo para la computación cuántica a gran escala ha sido, precisamente, la fragilidad de los qubits y la imposibilidad, por ley física, de copiarlos exactamente. El teorema de no clonación, propuesto en 1982 por Wootters y Zurek, establece que es imposible crear una copia idéntica de un estado cuántico desconocido. Esto no solo dificulta el diseño de protocolos de respaldo y recuperación de datos, sino que también complica el desarrollo de redes cuánticas seguras y escalables.

La nueva técnica desarrollada en Waterloo propone un ingenioso método de cifrado durante el proceso de copia. En lugar de intentar clonar el qubit original, el sistema genera una versión cifrada que, por sí sola, no revela ninguna información sobre el estado original, pero que, en combinación con una clave adecuada, permite restaurar el dato. Así, los investigadores han logrado crear redundancia de la información cuántica sin violar las leyes fundamentales de la física. Este avance abre la puerta a sistemas de respaldo y recuperación de datos en ordenadores cuánticos, un paso esencial para su implantación práctica.

El avance tiene profundas implicaciones. Por un lado, podría facilitar la creación de protocolos de corrección de errores más robustos, algo fundamental para el desarrollo de ordenadores cuánticos escalables y fiables. Por otro, podría transformar las comunicaciones cuánticas y la criptografía, al ofrecer nuevas formas de proteger y transferir información sensible.

Mientras la computación cuántica avanza a pasos agigantados en laboratorios de todo el mundo, empresas punteras como IBM, Google y D-Wave compiten por alcanzar la «supremacía cuántica», es decir, resolver problemas imposibles de abordar con superordenadores clásicos. La capacidad de respaldar y restaurar qubits de manera segura podría acelerar la llegada de aplicaciones prácticas en campos tan diversos como la simulación de materiales, la optimización logística, la inteligencia artificial y la investigación farmacéutica.

El anuncio de Waterloo se produce en un momento de gran efervescencia para el sector espacial y tecnológico internacional. SpaceX, dirigida por Elon Musk, continúa su ambicioso programa Starship, mientras Blue Origin, la compañía de Jeff Bezos, avanza en el desarrollo de cohetes reutilizables y tecnologías asociadas. La NASA, por su parte, sigue apostando por la exploración lunar y marciana, con misiones como Artemis y Perseverance. En el ámbito europeo, la española PLD Space ha logrado situarse entre los actores emergentes, tras el exitoso lanzamiento de su cohete Miura 1 en 2023, que marcó un hito para la industria aeroespacial nacional.

La computación cuántica también promete revolucionar la astrofísica y la exploración espacial. Su capacidad para procesar enormes volúmenes de datos podría ser clave en la búsqueda de exoplanetas, la simulación de atmósferas planetarias o la interpretación de señales débiles provenientes de los confines del universo. La Agencia Espacial Europea (ESA) y otras instituciones públicas y privadas ya exploran aplicaciones cuánticas en la navegación y las comunicaciones espaciales, anticipando una nueva era de descubrimientos científicos.

En el terreno de la exploración suborbital, Virgin Galactic ha iniciado la comercialización de vuelos turísticos, mientras que empresas como Rocket Lab y Relativity Space apuestan por la impresión 3D y la miniaturización de satélites. La convergencia de la tecnología cuántica con estos avances podría dar lugar, en los próximos años, a sistemas de control y procesamiento de datos mucho más potentes y seguros para misiones espaciales de larga duración.

El hito alcanzado por la Universidad de Waterloo supone un paso crucial hacia la consolidación de la computación cuántica como una herramienta fiable y práctica. Si bien quedan por resolver numerosos desafíos técnicos, los expertos coinciden en que la posibilidad de crear copias seguras de qubits marca un antes y un después en la carrera por el dominio de la información cuántica.

Con cada avance, la frontera entre ciencia y ciencia ficción se estrecha, acercándonos a una era en la que las tecnologías cuánticas serán parte fundamental de la vida cotidiana y de la exploración del cosmos.

(Fuente: SpaceDaily)