Revolución científica: crearon el primer chip cuántico de la historia

Físicos australianos crearon el primer procesador cuántico a escala atómica del mundo. El avance puede ser realmente revolucionario y permitiría a la raza humana, crear materiales nunca vistos hasta ahora, gracias a su capacidad para imitar el comportamiento de las moléculas.

"En los años 50, Richard Feynman dijo que nunca entenderemos cómo funciona el mundo, cómo funciona la naturaleza, a menos que podamos empezar a crearlo a su misma escala", explicó a ScienceAlert la investigadora principal de este descubrimiento, Michelle Simmons.

"Si podemos empezar a entender los materiales a ese nivel [cuántico], podremos diseñar cosas que nunca se han hecho antes", adelantó Simmons.

¿Cómo funciona este chip cuántico?

Un artículo de investigación publicado en la revista Nature, los investigadores pudieron simular la estructura y el estado energético del poliacetileno, un compuesto orgánico que forma una cadena de átomos de carbono e hidrógeno que tiene una peculiar alternancia de enlaces simples y dobles de carbono.

El poliacetileno es un modelo bien conocido y replicarlo supone demostrar que el ordenador simula correctamente el movimiento de los electrones a través de la molécula.

Para crear el chip cuántico los expertos utilizaron un microscopio de efecto túnel —capaz de capturar imágenes de superficies a nivel atómico—  y gracias a ellos, pudieron colocar los puntos cuánticos con gran precisión.

La colocación es clave para que el circuito pueda imitar cómo los electrones saltan a lo largo de una cadena de carbonos de uno y dos enlaces en una molécula de poliacetileno.

Para realizar la investigación, los investigadores tuvieron que averiguar cuántos átomos de fósforo debía tener cada uno de estos puntos cuánticos y su distancia. Y luego crearon una máquina capaz de colocar estos minúsculos puntos con exactitud dentro del chip de silicio, detalló elconfidencial.

A escala atómica la precisión es clave. Según explican los investigadores, si los puntos cuánticos son demasiado grandes, la interacción entre ellos se vuelve demasiado grande para controlarlos de forma independiente. Pero si los puntos son demasiado pequeños, cada átomo de fósforo adicional puede alterar significativamente la cantidad de energía que se necesita para añadir otro electrón al punto y el proceso se vuelve aleatorio e incontrolable.

"Lo que demuestra [este descubrimiento] es que se puede imitar perfectamente lo que ocurre en la molécula real. Y por eso es emocionante, porque las características de las dos cadenas son muy diferentes", explica Simmons.

"La mayoría de las otras arquitecturas de computación cuántica que existen no tienen la capacidad de diseñar átomos con una precisión subnanométrica ni de permitir que los átomos estén tan cerca. Y eso significa que ahora podemos empezar a comprender moléculas cada vez más complicadas basándonos en la colocación de los átomos como si imitaran el sistema físico real", explicó la investigadora principal.

El chip permitirá a los científicos comprender el funcionamiento de moléculas complejas y hasta simular átomos reales en un determinado sistema.

Los especialistas explicaron que esta nueva arquitectura computacional podría ayudarnos a encontrar nuevas fuentes de energía, a generar una fotosíntesis artificial o comprender cómo es que la luz se convierte en energía.

La potencia de un ordenador cuántico es abrumadora y un problema que a un superordenador le llevaría 10 mil años en solucionar, este procesador lo podría resolver en solo cuatro minutos.