El descubrimiento de un pequeño chip podría hacer que la computación cuántica sea más limpia y ecológica que nunca
Las máquinas cuánticas consumen mucha energía incluso antes de ser útiles, principalmente porque su control requiere un montón de equipos voluminosos. Según los científicos, un avance revolucionario reduce esos gastos generales, lo que podría ser importante para el consumo energético futuro.
La computación cuántica suele considerarse una superpotencia futura, que presume de descubrimientos más rápidos, mejores materiales y nuevos medicamentos. Pero lo complicado es lo que se necesita para que funcione.
Incluso antes de llegar a las máquinas grandes y prácticas, las configuraciones actuales están llenas de ópticas voluminosas y componentes que consumen mucha energía, además del enfriamiento y la infraestructura que los acompañan.
Sin embargo, un equipo de la Universidad de Colorado en Boulder afirma haber logrado un avance que ha permitido reducir una parte significativa de ese desorden a un dispositivo del tamaño de un microchip. Este dispositivo consiste en un componente óptico diseñado para controlar frecuencias láser con extrema precisión y utiliza mucha menos energía de microondas que muchos de los sistemas de sobremesa que utilizan actualmente los investigadores. Menos energía también implica menos calor, lo cual es una de las razones más discretas por las que escalar las máquinas cuánticas es un problema tan grande.
El trabajo de los científicos se centra en un nuevo modulador de fase óptica casi 100 veces más delgado que el grosor de un cabello humano. Afirman que podría ayudar a las futuras computadoras cuánticas a operar más canales ópticos en menos espacio, con menos desperdicio de energía y manteniendo la estabilidad.
Por qué la energía y el calor son importantes
Algunos de los diseños más avanzados de computadoras cuánticas utilizan iones o átomos neutros atrapados como cúbits. Estos sistemas dependen de rayos láser que deben ajustarse con una precisión increíble para comunicarse correctamente con los átomos. Actualmente, el cambio controlado de frecuencias láser suele implicar grandes moduladores electroópticos ubicados sobre mesas ópticas y que requieren una potencia de microondas considerable.
“Crear nuevas copias de un láser con diferencias de frecuencia muy exactas es una de las herramientas más importantes para trabajar con computadoras cuánticas basadas en átomos e iones”, afirmó Jake Freedman, quien dirigió la investigación. “Pero para lograrlo a gran escala, se necesita tecnología que pueda generar esas nuevas frecuencias de manera eficiente”.
El equipo afirma que su dispositivo puede generar esos cambios de frecuencia utilizando aproximadamente 80 veces menos potencia de microondas que muchos moduladores comerciales. Esto, según afirman, contribuirá a un menor consumo de energía, menor calentamiento y menor necesidad de configuraciones de hardware extensas que no se escalan fácilmente.
Hechas como las papas fritas normales
La fabricación y el despliegue de estos chips también tienen un potencial impacto ambiental, según los investigadores. En lugar de prototipos de laboratorio personalizados, explicaron cómo el dispositivo se fabrica mediante fabricación CMOS, el mismo enfoque de producción en masa que se utiliza en los procesadores comunes. Explicaron que esto significa, en teoría, que se pueden fabricar grandes cantidades de componentes idénticos sin ensamblaje manual ni largas trayectorias ópticas en una mesa de laboratorio.
"No vas a construir una computadora cuántica con 100.000 moduladores electroópticos a granel almacenados en un almacén lleno de mesas ópticas", dijo el profesor Matt Eichenfield.
Junto con colaboradores de los Laboratorios Nacionales Sandia, el equipo aparentemente trabaja ahora en circuitos fotónicos más integrados que combinan múltiples funciones en un solo chip. Si esto funciona, representa un paso hacia máquinas cuánticas que no solo escalan en cúbits, sino que también lo hacen de forma que no aumenten la energía y la refrigeración a su alrededor.
Referencia de la noticia
Jacob M. Freedman et al., Gigahertz-frequency acousto-optic phase modulation of visible light in a CMOS-fabricated photonic circuit, published in Nature Communications, December 2025.