La espaciosa sede de la start-up Rigetti Computing en California (EEUU) dispone de tres neveras pero sólo una aloja comida. Las otras dos utilizan helio líquido para enfriar unos chips informáticos experimentales hasta una fracción de un grado del cero absoluto. La empresa, de dos años de antigüedad, intenta desarrollar el hardware necesario para crear un ordenador cuántico, que podría superar a cualquier máquina convencional al aprovecharse de la mecánica cuántica.

El objetivo de la empresa es producir un prototipo de chip antes de finales de 2017 que sea mucho más complejo que los que fabrican otros grupos que trabajan en el desarrollo de ordenadores cuánticos totalmente programables. La siguiente generación de chips debería poder acelerar algunos tipos de aprendizaje de máquinas y ejecutar simulaciones químicas altamente precisas que podrían desvelar nuevos tipos de procesos industriales, según Chad Rigetti, el fundador y CEO de la empresa.

El responsable explica: "Los chips que lanzaremos podrán resolver unos problemas muy complejos". Como ejemplo, cita el proceso Haber-Bosch, utilizado para fabricar amoniaco en la producción de fertilizante, el cual se ha calculado que consume el 2% de la energía de todo el mundo. Identificar un catalizador más eficiente para la reacción podría resultar extremadamente valioso.

Rigetti tiene planes de llegar a ofrecer una especie de servicio de computación cuántica en la nube, que los clientes contratarían para utilizar los chips superconductores de la empresa para resolver problemas. También desarrolla un software que facilita que otras empresas escriban código para su hardware cuántico.

Ese plan requiere que Rigetti haga algunos avances científicos y desarrolle un tipo de ingeniería que hasta ahora está costando bastante trabajo a laboratorios gubernamentales, académicos y corporativos. Aunque los físicos han trazado las bases de cómo se podrían diseñar los ordenadores cuánticos y qué beneficios podrían aportar, llegar a construirlos está resultando complicado.

Foto: Un chip de computación cuántica hecho por Rigetti Computing con tres bits cuánticos, que representan bits digitales utilizando estados cuánticos.

Fabricar un ordenador cuántico requiere cablear unos dispositivos llamados qubits, que representan bits digitales de datos utilizando delicados estados de la mecánica cuántica. Al igual que los componentes básicos de un ordenador convencional, pueden codificar o bien un 0 o un 1. Pero también pueden adquirir un estado que es, en esencia, ambos al mismo tiempo. Cuando los qubits interactúan en ese estado de "superposición", pueden coger atajos computacionales imposibles para los ordenadores convencionales.

Los físicos han hecho qubits de varias maneras diferentes. Pero los investigadores académicos y gubernamentales sólo han conseguido coordinar pequeñas cantidades de qubits. Una start-up canadiense llamada D-Wave ha vendido un chip con más de 1.000 qubits a clientes que incluyen Lockheed Martin y Google, pero la tecnología aún no ha demostrado definitivamente los beneficios de un ordenador cuántico.

Los qubits son difíciles de operar en grupo porque los estados cuánticos que utilizan para representar los datos son extremadamente delicados y los dispositivos generan interferencias entre sí. Rigetti afirma que su empresa ha diseñado un qubit que debería resultar lo suficientemente estable para ser escalable, y que puede ser producido mediante técnicas convencionales de fabricación de chips.

La start-up actualmente está probando un chip de tres qubits fabricado con circuitos de aluminio sobre una oblea de silicio, y el diseño planificado para el año que viene debería contener 40 qubits. Rigetti asegura que eso es posible gracias al diseño que ha creado su empresa que reduce el número de prototipos que tendrán que desarrollar de camino al diseño final. Las versiones con 100 qubits o más podrían superar a los ordenadores normales en las simulaciones químicas y el aprendizaje de máquinas, explica.

Otros que trabajan en la computación cuántica comparten la creencia de que la tecnología de qubit por fin ha llegado al punto en el que los dispositivos pueden combinarse en mayor número. El líder del laboratorio de Google de computación cuántica, que como Rigetti emplea qubits superconductores, calcula que podrá fabricar chips con unos 100 qubits fiables dentro de un par de años (ver El hombre que puede lograr que Google cree el primer ordenador cuántico útil). Investigadores de IBM, del laboratorio Lincoln del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU) y otros también han desarrollado qubits superconductores de alta calidad (ver Un nuevo chip de IBM refuerza la frágil información cuántica). Anteriormente, Rigetti trabajó en el grupo de investigación de computación cuántica de IBM.

"Es un momento muy emocionante", afirma el director del Centro para la Informática y Tecnología Cuántica de la Universidad del Sur de California (EEUU), Daniel Lidar. "Esto no es algo incremental; realmente empezamos a observar cómo varios grupos que trabajan en los qubits superconductores dan unos enormes pasos hacia delante".

Sin embargo, aún dista mucho de estar claro cuándo se podrán fabricar unos chips cuánticos a gran escala, asegura Lidar. Hacer un esfuerzo serio para conseguirlo todavía requiere grandes inversiones, añade.

Los beneficios del negocio de publicidad en línea de Google habilitan a la empresa para dedicar unos enormes recursos a su laboratorio de computación cuántica si así lo desea. D-Wave, la única empresa que ofrece un chip superconductor a gran escala, emplea a más de 100 personas y ha recibido más de 120 millones de dólares (unos 107 millones de euros) de varios inversores, incluido el fundador de Amazon Jeff Bezos y la CIA.

La empresa de Rigetti hasta ahora ha recaudado cinco millones de dólares (unos 4,5 millones de euros) y emplea a 15 personas. Sostiene que los intensos confines de una start-up proporcionan el mejor entorno para abordar el gran reto de escalar la tecnología de qubits, y que de cara al futuro la empresa recaudará más dinero y ampliará la plantilla en función de las necesidades.