Un equipo de científicos británicos ha presentado el primer ordenador cuántico funcional construido con chips de silicio estándar, utilizando tecnología CMOS (Complementary Metal- Oxide- Semiconductor), la misma empleada en teléfonos, portátiles y cámaras digitales. Esta innovación permite que los qubits —información cuántica codificada en el spin de electrones— sean gestionados con una plataforma modular y escalable, ocupando solo tres racks de servidor. Gracias a esta arquitectura, el sistema podría ampliarse en el futuro hasta millones de qubits, acercando la computación cuántica a aplicaciones comerciales. La combinación de hardware, software de control y unidad de procesamiento cuántico (QPU) ofrece un entorno completo para experimentar con algoritmos cuánticos, y supone un paso importante hacia la producción en masa de ordenadores cuánticos accesibles, según Live Science.

Qué hace único a este ordenador cuántico

El ordenador cuántico de Quantum Motion emplea qubits de spin, donde la información se codifica en el momento angular intrínseco de un solo electrón. Este enfoque permite que los qubits se mantengan en estados coherentes durante más tiempo, un requisito crítico para cálculos cuánticos fiables. La QPU se basa en una arquitectura modular de “tiles” o chiplets, integrando los elementos de computación, lectura y control en una matriz densa que puede replicarse y ampliarse con facilidad, como explica Quantum Motion.

Cada unidad del ordenador ocupa un espacio equivalente a tres racks de servidor de 19 pulgadas, incluyendo el refrigerador de dilución que mantiene los qubits a temperaturas extremadamente bajas, esenciales para preservar la coherencia cuántica. La integración de software estándar como Qiskit o Cirq permite que los investigadores ejecuten algoritmos cuánticos de alto nivel sin necesidad de manipular directamente el hardware, facilitando la experimentación y el desarrollo de aplicaciones prácticas, según se detalla en arXiv.

Potencial técnico y escalabilidad

Desde el punto de vista técnico, la modularidad del sistema permite que futuros procesadores cuánticos puedan ampliarse hasta incluir millones de qubits. La densidad de los chiplets y la arquitectura tile facilitan la actualización de la QPU sin reemplazar todo el sistema, ofreciendo una plataforma flexible y sostenible para la investigación y la industria. La plataforma soporta operaciones de control precisas y lectura simultánea de múltiples qubits, alcanzando tasas de error significativamente inferiores a los estándares previos en sistemas cuánticos basados en silicio.

El uso de tecnología CMOS convencional no solo reduce costes de fabricación, sino que también aumenta la reproducibilidad del sistema. En comparación con otros ordenadores cuánticos experimentales, que requieren procesos de fabricación especializados y costosos, este enfoque abre la puerta a una adopción más amplia y a la producción en masa de dispositivos cuánticos funcionales, como subraya Nature.

Aplicaciones prácticas y futuras

El ordenador cuántico de silicio tiene el potencial de acelerar el desarrollo en áreas como optimización logística, simulación de moléculas complejas, aprendizaje automático cuántico y diseño de nuevos materiales. Por ejemplo, la simulación de interacciones moleculares que hoy requiere días de cálculo en superordenadores clásicos podría completarse en horas mediante algoritmos cuánticos ejecutados en esta plataforma. La compatibilidad con software de alto nivel permite además integrar la QPU en pipelines de computación híbrida, combinando lo mejor de los sistemas clásicos y cuánticos, como explican en Live Science.

Actualmente, el sistema se encuentra instalado en el National Quantum Computing Centre (NQCC) del Reino Unido, un laboratorio nacional dedicado a la investigación y desarrollo de la computación cuántica. Su despliegue en un entorno institucional garantiza la validación del hardware y permite a los investigadores explorar aplicaciones experimentales mientras se recopilan datos sobre rendimiento y fiabilidad.

Retos y consideraciones técnicas

A pesar de los avances, persisten retos significativos. Mantener la coherencia cuántica a escalas mayores requiere sistemas de refrigeración extremadamente eficientes y un control preciso de interferencias externas. La miniaturización y escalado de qubits deben equilibrarse con la estabilidad del sistema y la precisión de las operaciones cuánticas. Además, la integración de millones de qubits implicará innovaciones adicionales en control electrónico, corrección de errores y gestión de calor.

Los investigadores subrayan también que el desarrollo de software específico para este tipo de QPU es clave: los algoritmos deben ser optimizados para aprovechar la arquitectura modular y los tiempos de coherencia de los qubits de spin. Las pruebas iniciales con algoritmos de prueba han mostrado resultados prometedores, pero la ejecución de aplicaciones complejas a gran escala aún está en fase experimental, como se detalla en arXiv.

Reflexiones finales

La creación del primer ordenador cuántico basado en chips de silicio convencional marca un hito en la historia de la computación. No solo demuestra que es posible construir sistemas cuánticos con tecnología ampliamente utilizada en la electrónica moderna, sino que también abre la puerta a una adopción más económica y escalable de la computación cuántica. La combinación de modularidad, software estándar y qubits de spin proporciona una plataforma completa para explorar aplicaciones científicas e industriales, acercando la computación cuántica a un futuro comercial viable en la próxima década.