Una startup canadiense llamada Xanadu ha construido una nueva computadora cuántica que, según dice, puede ampliarse fácilmente para lograr la potencia computacional necesaria para abordar desafíos científicos que van desde el descubrimiento de fármacos hasta un aprendizaje automático más eficiente energéticamente.

Aurora es un ordenador cuántico “fotónico”, lo que significa que procesa números utilizando cúbits fotónicos (información codificada en luz). En la práctica, esto significa combinar y recombinar rayos láser en múltiples chips utilizando lentes, fibras y otros elementos ópticos de acuerdo con un algoritmo. El ordenador de Xanadu está diseñado de tal manera que la respuesta a un algoritmo que ejecuta corresponde al número final de fotones en cada rayo láser. Este enfoque difiere del utilizado por Google e IBM, que implica codificar información en propiedades de circuitos superconductores.

Aurora tiene un diseño modular que consta de cuatro unidades similares, cada una instalada en un bastidor de servidor estándar que es ligeramente más alto y más ancho que el humano promedio. Para crear un ordenador cuántico útil, “se copian y pegan miles de estas cosas y se conectan en red”, dice Christian Weedbrook, director ejecutivo y fundador de la empresa.

En definitiva, Xanadu concibe un ordenador cuántico como un centro de datos especializado, formado por filas y filas de estos servidores, lo que contrasta con la concepción anterior de la industria de un chip especializado dentro de un superordenador, muy parecido a una GPU.

Pero este trabajo, que la compañía publicó la semana pasada en Nature , es sólo un primer paso hacia esa visión. Aurora utilizó 35 chips para construir un total de 12 bits cuánticos, o cúbits. Cualquier aplicación útil de la computación cuántica propuesta hasta la fecha requerirá al menos miles de cúbits, o posiblemente un millón. En comparación, la computadora cuántica Willow de Google, que debutó el año pasado, tiene 105 cúbits (todos construidos en un solo chip), y Condor de IBM tiene 1.121.

Devesh Tiwari, investigador de computación cuántica en la Universidad Northeastern, describe el progreso de Xanadu con una analogía con la construcción de un hotel. “Han construido una habitación y estoy seguro de que pueden construir varias”, dice. “Pero no sé si pueden construirla piso por piso”.

Aún así, dice, el trabajo es “muy prometedor”.

Los 12 qubits de Xanadu pueden parecer una cifra insignificante en comparación con los 1.121 de IBM, pero Tiwari afirma que esto no significa que los ordenadores cuánticos basados en la fotónica se estén quedando atrás. En su opinión, la cantidad de qubits refleja más la cantidad de inversión que la promesa de la tecnología.

Los ordenadores cuánticos fotónicos ofrecen varias ventajas de diseño. Los cúbits son menos sensibles al ruido ambiental, dice Tiwari, lo que hace que sea más fácil conseguir que retengan información durante más tiempo. También es relativamente sencillo conectar los ordenadores cuánticos fotónicos a través de fibra óptica convencional, porque ya utilizan luz para codificar la información. La conexión en red de los ordenadores cuánticos es clave para la visión de la industria de una "internet cuántica" en la que diferentes dispositivos cuánticos se comuniquen entre sí. Los servidores de Aurora tampoco necesitan mantenerse tan fríos como los ordenadores cuánticos superconductores, dice Weedbrook, por lo que no requieren tanta tecnología criogénica. Los bastidores de los servidores funcionan a temperatura ambiente, aunque los detectores de conteo de fotones todavía necesitan enfriarse criogénicamente en otra habitación.

Xanadu no es la única empresa que se dedica a desarrollar ordenadores cuánticos fotónicos; entre otras, se encuentran PsiQuantum, de Estados Unidos, y Quandela, de Francia. Otros grupos están utilizando materiales como átomos neutros e iones para construir sus sistemas cuánticos.

Desde un punto de vista técnico, Tiwari sospecha que ningún tipo de cúbit será jamás el “ganador”, pero es probable que ciertos cúbits sean mejores para aplicaciones específicas. Los ordenadores cuánticos fotónicos, por ejemplo, son particularmente adecuados para el muestreo de bosones gaussianos, un algoritmo que podría ser útil para resolver rápidamente problemas de grafos. “Realmente quiero que más gente se interese por los ordenadores cuánticos fotónicos”, afirma. Ha estudiado ordenadores cuánticos con múltiples tipos de cúbits, incluidos fotones y cúbits superconductores, y no está afiliado a ninguna empresa.

Isaac Kim, físico de la Universidad de California en Davis, señala que Xanadu no ha demostrado la capacidad de corrección de errores que muchos expertos creen que necesitará una computadora cuántica para realizar cualquier tarea útil, dado que la información almacenada en una computadora cuántica es notoriamente frágil.

Weedbrook, sin embargo, dice que el próximo objetivo de Xanadu es mejorar la calidad de los fotones en el ordenador, lo que facilitará los requisitos de corrección de errores. “Cuando se envían láseres a través de un medio, ya sea espacio libre, chips o fibra óptica, no toda la información llega desde el principio hasta el final”, afirma. “Por lo tanto, en realidad se pierde luz y, por lo tanto, se pierde información”. La empresa está trabajando para reducir esta pérdida, lo que significa menos errores en primer lugar.

Xanadu pretende construir un centro de datos cuántico, con miles de servidores que contengan un millón de qubits, en 2029.