Pablo Javier Piacente Tendencias 21, 20 septiembre, 2021
Los científicos han descubierto cómo utilizar grafeno prístino para codificar y procesar información cuántica, posibilitando así ordenadores cuánticos mucho más simples y de pequeño tamaño que pueden operar a temperatura ambiente, incluso tal vez en hogares.
Investigadores del Instituto Indio de Tecnología Bombay, en Mumbai, India, han logrado emplear grafeno monocapa o prístino para gestionar la codificación y el procesamiento de información cuántica. El avance sería un paso importante hacia el desarrollo de ordenadores cuánticos de uso personal, que puedan trabajar sin necesidad de temperaturas extremas y con un tamaño más funcional.
De concretarse esta innovación, los ordenadores cuánticos podrían emplearse en el entorno hogareño o empresarial en un futuro cercano. Esto significaría disponer para un uso doméstico o personalizado de máquinas capaces de superar las velocidades actuales de procesamiento informático en un millón de veces. El estudio relacionado con este desarrollo ha sido publicado recientemente en la revista Optica.
Los límites de la informática y la electrónica
En un mundo cada vez más dependiente de la informática y la electrónica, es evidente el enorme adelanto que se ha registrado en las últimas décadas en cuanto a teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, sistema global de posicionamiento, accesorios de domótica, tecnología espacial o automóviles autónomos, entre muchos otros ejemplos. Sin embargo, distintos expertos están indicando que este gran avance está por llegar su límite.
En concreto, insisten en que es vital descubrir nuevas formas de almacenar y procesar información sin depender exclusivamente del flujo y la carga de electrones, sobre los cuales se basa la electrónica contemporánea. La necesidad de hallar alternativas superadoras es doble: por un lado, para incrementar la velocidad y la capacidad de procesamiento y, por otro, para solucionar los inconvenientes relativos al almacenamiento de datos.
En ese marco, la informática cuántica ofrece múltiples ventajas. Principalmente, porque el cúbit no presenta las limitaciones del bit tradicional, ya que no está supeditado a ser exclusivamente 0 ó 1: puede superponer sus estados o trabajar en estados intermedios, ampliando notablemente la capacidad de procesamiento y de almacenamiento.
Sin embargo, por el momento los ordenadores cuánticos necesitan trabajar con temperaturas extremas, por debajo de –196,1 grados Celsius. Si a esto le sumamos su tamaño, se vuelven por ahora dispositivos muy poco prácticos y enormemente costosos para su uso doméstico o empresarial. ¿Es posible superar estas limitaciones en un futuro cercano y acercarlos al uso personal?
Tema relacionado: Los ordenadores cuánticos pueden razonar como los humanos.
«Valles» de información cuántica
Aunque se trata de un enorme desafío, según una nota de prensa los científicos indios han dado un paso adelante crucial, al verificar que el grafeno prístino es capaz de trabajar con información cuántica explotando los denominados «valles» en los electrones. Son pequeños espacios entre los electrones que permiten manipularlos más allá de su carga, orientando su estado energético y su ubicación.
Estos «valles», al ser gobernados por la mecánica cuántica, se pueden utilizar para codificar, procesar y almacenar información cuántica a temperaturas menos restrictivas. En función de esto, podrían desarrollarse ordenadores cuánticos capaces de operar con eficacia a temperatura ambiente, además de reducir su tamaño. Debido a estas condiciones, también se reduciría su costo.
Según los propios investigadores, el avance podría abrir la puerta a ordenadores cuánticos en miniatura para propósitos generales, que puedan ser utilizados por personas normales, como sucede con los ordenadores portátiles actuales. A pesar de tratarse de equipos más sencillos de gestionar, igualmente podrían alcanzar increíbles velocidades de procesamiento.
Al mismo tiempo, su mayor accesibilidad podría acelerar nuevas investigaciones en múltiples áreas, como por ejemplo el aprendizaje profundo o las estructuras moleculares, facilitando nuevos fármacos o terapias contra diferentes enfermedades complejas.
Referencia
Light-induced valleytronics in pristine graphene. M. S. Mrudul et al. Opcuábtica (2021).DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.418152
Foto: la informática cuántica podría llegar a los hogares gracias al aprovechamiento del grafeno monocapa: los «valles» en la estructura de la banda electrónica permitirían conducir la información cuántica y propiciar ordenadores cuánticos domésticos con una excepcional capacidad de procesamiento. Crédito: Pete Linforth en Pixabay.
