Ordenadores Cuánticos. Limitaciones

Un ordenador cuántico sólo puede funcionar si la información existe el tiempo suficiente para que sea procesada. La llamada coherencia del qubit asegura que la información cuántica permanezca intacta, pero los investigadores de la Fundación para la Investigación Fundamental de la Materia (FOM) y la Universidad de Leiden, han descubierto ahora que la coherencia desaparece espontáneamente con el paso del tiempo, y por lo tanto, también la información almacenada. Esto podría presentar un problema considerable para el desarrollo de un ordenador de este tipo.
El concepto de la computación cuántica se basa en el hecho de que un sistema de mecánica cuántica (un electrón, un átomo o incluso un sistema más grande como un bit cuántico superconductor) puede existir simultáneamente en dos estados. Normalmente, uno de los dos estados desaparece en cuanto el sistema entra en contacto con el mundo exterior. La cohesión desaparece entonces como resultado del proceso denominado decoherencia, y con él la información almacenada en el bit cuántico.

Un bit cuántico suele consistir en una gran cantidad de partículas, con un número inevitablemente grande de posibilidades de ser influenciado por el entorno y así someterse a la descohesión. Jasper van Wezel, Jeroen van den Brink (del FOM) y Jan Zaanen, todos adscritos al Instituto Lorentz de la Universidad de Leiden, han investigado si es posible mantener la coherencia de un qubit aislado.

Imagen desde un microscopio electrónico de un qubit (Foto: Delft University of Technology)

Para su sorpresa, han descubierto que la coherencia tiende a desaparecer espontáneamente, incluso sin influencias externas. El proceso de degradación está ligado a la manifestación espontánea de la ruptura de la simetría en la mecánica cuántica. En la física clásica, un ejemplo equivalente de lo anterior es el proceso de cristalización espontánea en una solución. En una cierta posición se forma un cristal, y como resultado se rompe la estructura fluida.
Según las predicciones de los investigadores, la coherencia, concepto fundamental para los qubits, desaparecerá después de un segundo. Es más, cuanto más pequeño sea el qubit, más deprisa ocurre este proceso. Todo esto podría imponer una limitación fundamental en el desarrollo de los qubits. La investigación experimental tendrá que demostrar ahora si este fenómeno realmente ocurre.

Fuentes
La limitación fundamental de los ordenadores cuánticos
La computadora cuántica: los qubit
Computación cuántica explicación