La industria de la computación cuántica atraviesa una fase de innovación extraordinaria. Aunque muchos justifican su desarrollo por motivos prácticos, como descifrar el cifrado RSA, resolver problemas complejos de optimización o transformar el descubrimiento de fármacos, este impulso podría surgir de algo más profundo. En esencia, marca un cambio de paradigma más amplio: una distensión entre las fuerzas invisibles que sostienen el universo y las formas visibles que generan. Nos acercamos a un momento en el que la subjetividad y la objetividad, que se consideraron opuestas, empiezan a encontrarse. La computación cuántica se convierte en un medio poderoso para esa síntesis.
La forma que adopta la materia o la vida —ya sea un átomo, una molécula o una macromolécula— resulta inseparable de las fuerzas subjetivas que, hasta ahora, permanecieron en segundo plano. Estas fuerzas no solo determinan la forma. También le otorgan sentido e influyen en la manera en que el objeto actúa en el universo y se relaciona con él. La naturaleza, al parecer, realiza cálculos mediante la interacción de estas formas con la luz. Esa interacción establece un proceso computacional cuántico constante y creativo, que funciona como una danza entre los planos subjetivo y objetivo.
De manera sorprendente, nuestros avances tecnológicos reflejan esta estructura profunda. Los progresos en computación cuántica, tanto atómica como fotónica, avanzan con rapidez, y su integración encierra un potencial que puede transformar múltiples áreas. Esta unión podría marcar el inicio de una etapa en la que la computación no se limite al procesamiento objetivo de datos, sino que incluya la extracción, el modelado y el uso del significado mismo.
Podemos llamar a esta fase computación basada en el significado, un tipo de computación cuántica donde la dimensión subjetiva no aparece como un simple subproducto, sino que ocupa un lugar central y funcional. Representa un salto importante: pasar de resolver ecuaciones a interpretar la esencia; de procesar bits a explorar el significado.
Avances en la computación cuántica fotónica y de átomos neutros
La computación cuántica de átomos neutros evolucionó con rapidez y demostró capacidades notables. Plataformas como las matrices de átomos neutros de QuEra utilizan el control preciso de los átomos atrapados con pinzas ópticas, lo que hace posible operaciones cuánticas sofisticadas. Hace poco organicé un evento de Forbes donde hablamos sobre los avances de QuEra. A continuación, mencionaré algunos de los puntos destacados:
- Tiempos de coherencia prolongados que alcanzan varios segundos y mejoran de forma sustancial la complejidad y la utilidad de los circuitos cuánticos.
- Logros en escalabilidad reflejados en matrices reconfigurables a gran escala que manejan cientos de qubits.
- Precisión en la manipulación de átomos gracias a controles ópticos avanzados y tecnologías láser, que permiten una disposición dinámica de qubits y métodos robustos de corrección de errores.
La computación cuántica fotónica, representada por los desarrollos de Xanadu, alcanzó progresos notables gracias a técnicas de computación cuántica de variable continua (CV). En otro evento de Forbes, se debatió sobre Xanadu y sus aportes. Estas son algunas de las conclusiones más importantes:
- El sistema Aurora de Xanadu, en funcionamiento desde enero de 2025, utiliza 35 chips fotónicos modulares interconectados con una extensa red de fibra óptica. Este diseño genera estados entrelazados masivos que permiten la corrección de errores en tiempo real y la tolerancia a fallas a temperatura ambiente.
- Su sistema Borealis demostró una ventaja cuántica en el muestreo de bosones gaussianos en 2022, al procesar estados entrelazados complejos con mayor rapidez que las supercomputadoras clásicas.
- Innovaciones recientes, como el qubit fotónico Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), refuerzan la posición de Xanadu como referente en computación cuántica fotónica escalable.
Codificación del significado en sistemas cuánticos
Mediante la interpretación cuaternaria de la dinámica cuántica (QIQD), un marco que se detalló en un nuevo libro de Springer Nature, Pioneering New Avenues in Quantum Technology, se plantea cómo resulta posible la computación con significado al aprovechar la computación fotónica y la de átomos neutros.
En QIQD, el significado puede codificarse en parámetros continuos de la luz que interactúa con los átomos. Según este marco, los átomos contienen huellas energéticas cuádruples o cuaternarias: firmas cuantificables definidas por parámetros como la frecuencia, la amplitud, la fase y la polarización. Por eso, un átomo de plata tiene una huella cuaternaria distinta de la de uno de oro. Esta idea traslada la computación del manejo de estados discretos a la manipulación de información específica, continua y matizada.
En este marco de QIQD, los sistemas fotónicos, sobre todo los que utilizan qumodes (un modo cuántico de luz que representa un sistema cuántico de variable continua), se presentan como medios computacionales superiores. A diferencia de los qubits, que convierten la información en estados discretos, los qumodes expresan de manera natural variables continuas, lo que coincide con el énfasis de QIQD en las huellas energéticas continuas.
Los arreglos de átomos neutros complementan la computación fotónica. Las propiedades de coherencia estable de estos átomos permiten extraer y conservar de forma confiable las huellas atómicas. Además, la versatilidad en la organización de arreglos con especies mixtas potencia la singularidad de estas huellas, ya que cada especie posee frecuencias de resonancia únicas que hacen posible un sondeo muy selectivo y detallado.
Las capacidades de reordenamiento dinámico abren la puerta a nuevas configuraciones y funciones que amplían el alcance de estos sistemas.
Usar luz y átomos para extraer significado
Se prevé que la extracción de estos significados en matrices de átomos neutros con luz sea precisa y eficiente. Láseres sintonizables, ajustados a las frecuencias de resonancia únicas de cada especie atómica, iluminan de manera selectiva los átomos, interactúan con ellos y extraen huellas energéticas de variación continua.
Estas huellas aparecen como modulaciones específicas en la frecuencia, la amplitud, la fase y la polarización de la luz de sondeo. Técnicas como la detección homodina miden con precisión estas modulaciones y capturan los "significados" atómicos en los estados cuánticos de los modos cuánticos. Esta información puede manipularse, almacenarse o transferirse, lo que permite procesos computacionales avanzados.
Las implicaciones prácticas de aprovechar estos niveles más profundos de computación cuántica con la combinación de átomos neutros y fotónica son de gran alcance. De manera hipotética, esto podría permitir la unión de firmas de elementos conocidos por su incompatibilidad química. Las firmas de helio y litio programadas en la materia tendrían el potencial de transformar el almacenamiento de energía, la superconductividad o la fotónica avanzada. Del mismo modo, una materia programada con oxígeno-flúor o carbono-neón podría ofrecer oxidantes potentes para propulsión o propiedades ópticas únicas, necesarias para el desarrollo de tecnologías de computación cuántica en el futuro.
El futuro cuántico al descubierto
La unión de la computación cuántica fotónica y las matrices de átomos neutros, interpretada a través del QIQD, traza un camino audaz y amplio para el desarrollo de la tecnología cuántica. Este enfoque supera las limitaciones de las arquitecturas basadas en estados discretos y marca el inicio de un paradigma computacional basado en los "significados" continuos y expresivos que contienen las huellas energéticas atómicas.
Este marco no solo transforma nuestra manera de calcular. También cambia la forma en que comprendemos la materia, la energía y la información. Así, se abre la puerta a un futuro cuántico que no será únicamente más veloz o más potente, sino, sobre todo, más consciente.
El Dr. Pravir Malik es el fundador y tecnólogo de QIQuantum y líder del grupo de Computación Cuántica del Consejo Tecnológico de Forbes.
