Moléculas magnéticas para la computación cuántica

Esta estrategia acorta el camino hacia uno de los santos griales de la física aplicada moderna: la construcción de ordenadores cuánticos

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Agencias
Unos científicos proponen el uso de moléculas, en lugar de átomos, para realizar operaciones cuánticas. Esta estrategia acorta el camino hacia uno de los santos griales de la física aplicada moderna: la construcción de ordenadores cuánticos.

El trabajo, una demostración del gran valor que puede llegar a tener la química en las tecnologías cuánticas, es obra de investigadores del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de València (UV) y acaba de publicarse en la revista Nature Chemistry.

En concreto, los investigadores proponen la utilización de moléculas, en lugar de átomos, para realizar operaciones cuánticas, aprovechando la versatilidad de la química para diseñar moléculas magnéticas que se comporten como bits cuánticos ­o qubits­ y que se puedan replicar en números elevados.

En comparación con los ordenadores y dispositivos actuales, que se basan en transistores para procesar ‘bits’ de información en forma de 0 y 1 binarios, los ordenadores cuánticos auguran un aumento exponencial de la velocidad a la hora de realizar tareas computacionales. El enorme poder de los qubits ­el análogo cuántico del bit en informática­ podría acabar dejando atrás a las máquinas actuales y revolucionando campos como la química computacional o la criptografía, fundamental esta última para la seguridad de las comunicaciones.

Estos avances parecen posibles en el mundo cuántico, donde las leyes físicas son muy diferentes a las que rigen la vida cotidiana de las personas. Sin embargo, estos estados cuánticos son también muy frágiles y sensibles al entorno en el que están inmersos, por lo que el desarrollo de los avanzadísimos dispositivos que augura la mecánica cuántica resulta en extremo complicado de conseguir con los materiales que conocemos.

Los dos problemas principales con los que se topa la computación cuántica son, por un lado, la dificultad de mantener el tiempo suficiente la información cuántica, y por otro, ser capaz de procesarla para realizar operaciones cuánticas. En el artículo, los científicos proponen utilizar la versatilidad que ofrece la química para resolver estos problemas. Por una parte, el diseño a medida de una molécula magnética con composición, forma y geometría controladas permite hacer que estos qubits magnéticos duren más tiempo y sean menos sensibles al entorno (es decir que presenten coherencias cuánticas elevadas). Por otra, la química permite preparar moléculas idénticas en grandes cantidades, ensamblarlas de forma controlada y situarlas con precisión nanométrica sobre un dispositivo capaz de controlar, leer y mediar en la comunicación entre estas unidades moleculares. Dicha “escalabilidad” puede permitir implementar puertas lógicas cuánticas e integrarlas en dispositivos con el fin de almacenar y procesar la información.