Rusia prueba la primera computadora cuántica de 50 cúbits

La primera computadora cuántica rusa de 50 cúbits ha superado con éxito las pruebas en el Instituto de Física Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia. A pesar de que los desarrolladores comenzaron prácticamente desde cero, al final del proyecto se han puesto a la altura de los líderes de la industria extranjera, e incluso los han superado en algunos aspectos. El observador de MK descubrió exactamente en qué y cómo.

Veamos de nuevo cuál es la diferencia fundamental entre una computadora cuántica y una convencional. Si la unidad de información en una computadora clásica es un bit, un elemento que puede estar "encendido" o "apagado", en un dispositivo cuántico esta función la desempeña un cúbit, que puede estar en dos estados simultáneamente. Esto aumenta su potencia de cálculo. La tecnología más avanzada hoy en día se considera la de creación de cúbits basados ​​en circuitos superconductores. El máximo exponente en esta categoría es el procesador cuántico Quantum Condor de 433 cúbits de IBM.

El ordenador cuántico ruso más potente se creó en 2023, y en 2025, justo el otro día, superó las pruebas con éxito. Sí, no tiene 433 cúbits, sino solo 50, pero como se ha comprobado, incluso para las tecnologías cuánticas, la materia no está en cantidad...

Según explicaron los expertos, la computadora rusa utiliza iones como cúbits: una cadena de 25 iones de iterbio. Estos son átomos cargados que sustituyeron a los materiales superconductores utilizados anteriormente. La tecnología de los cúbits iónicos se basa en el uso de campos electromagnéticos para capturar iones individuales en el espacio. Estas partículas quedan suspendidas en una especie de trampa y permanecen prácticamente inmóviles, lo que reduce la interferencia externa y les permite mantener su estado cuántico durante más tiempo que en otros sistemas.

Los iones se mantienen mediante láseres y se enfrían casi hasta el cero absoluto. En este estado, los cúbits se controlan mediante pulsos láser. Los algoritmos cuánticos son secuencias de dichas acciones.

“Con un alcance de hasta cincuenta cúbits, los ordenadores iónicos son los dispositivos cuánticos más avanzados”, explica Ilya Zalivako, investigador del Instituto de Física Lebedev.

Otra innovación es el aumento de la fiabilidad de los cálculos gracias a un cambio en la arquitectura de los cúbits clásicos. Como explicó a MK uno de los desarrolladores de esta máquina milagrosa, Ilya Semerikov, para comprender qué ordenador cuántico es mejor, es importante considerar varios parámetros a la vez. Y el número de unidades de información (cúbits) es solo uno de ellos. El ordenador de los desarrolladores de FIAN tiene menos que los líderes mundiales. Sin embargo, un número tan reducido de unidades de información se ve compensado por la alta fiabilidad de las operaciones de uno y dos cúbits.

¿Cómo lograron los científicos de FIAN una calidad tan alta? La cuestión es que los especialistas no siguieron el camino trillado de sus colegas occidentales, sino que resolvieron el problema de forma ingeniosa pero elegante, probando no un simple cúbit (sistema cuántico de dos niveles), sino uno de cuatro niveles a la vez: un cúbit, que es de 2 a 6 veces más eficiente según los algoritmos de cálculo utilizados.

La arquitectura qudit ofrece mayores ventajas para algunos algoritmos cuánticos, explica el instituto. Para ello, desarrollaron un nuevo método para proteger los iones qudit de la destrucción, nuevos métodos para enfriarlos, el filtrado del ruido láser y otras innovaciones.

¿Qué calcularon los científicos en su computadora cuántica durante la prueba? Por ejemplo, por primera vez en Rusia, utilizaron un procesador de iones para implementar los llamados algoritmos Grover, que suponen una velocidad de búsqueda cuatro veces mayor en bases de datos desordenadas. Durante el experimento, entrenaron una red neuronal para clasificar imágenes manuscritas de números mediante una computadora cuántica.

Además, calcularon la estructura de las moléculas de hidruro de litio (LiH) e hidrógeno (H₂) y simularon diversos sistemas cuánticos abiertos donde el uso de qudits proporcionó una mejora significativa. En general, emplearon tareas que permitirán realizar cálculos cuánticos reales en el futuro, por ejemplo, reconocer rápidamente rostros en una multitud, analizar el ADN y calcular pronósticos meteorológicos precisos.

Ahora, sobre cuál será el próximo paso de los desarrolladores, el director del Instituto de Física Lebedev, académico de la Academia Rusa de Ciencias, Nikolay Kolachevsky, nos lo contó:

El ordenador cuántico desarrollado en nuestro Instituto no es solo un prototipo experimental. Es una plataforma completa para realizar investigaciones y resolver problemas. La siguiente etapa del desarrollo del sistema está relacionada con el aumento de la precisión de las operaciones y el tiempo de coherencia (manteniendo el estado deseado de las moléculas - Ed.). Además, seguimos estudiando nuevos enfoques para el uso de qudits, donde somos uno de los líderes mundiales. También estamos perfeccionando métodos para escalar dispositivos. Para que los ordenadores cuánticos sean fáciles de usar en el futuro, deben ser más compactos que los actuales. Por cierto, en análogos extranjeros de ordenadores cuánticos de iones, como los estadounidenses IonQ, Quantinuum o la británica Oxford Ionics, solo hay un qubit por ion, por lo que les resultará más difícil escalar estos sistemas que a nosotros, que ahora contamos con un sistema cuántico de dos niveles.

Publicado en el periódico "Moskovsky Komsomolets" n.º 29553 del 2 de julio de 2025.

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