Si los ordenadores se calientan demasiado, pueden dejar de funcionar. Un nuevo tipo de ordenador cuántico, hecho de diamantes mecanizados, puede enfriarse a sí mismo realizando cálculos.
Los ordenadores cuánticos fabricados con diamantes procesados pueden protegerse del sobrecalentamiento. Lo hacen ejecutando un determinado algoritmo. Ahora, la mayoría de los ordenadores cuánticos tienen que mantenerse a bajas temperaturas. Con este "enfriamiento algorítmico" también podrían funcionar a temperatura ambiente en el futuro.
Al igual que los ordenadores normales, los ordenadores cuánticos se ralentizan cuando se calientan. Si se calientan demasiado, pueden incluso dejar de funcionar. Los ordenadores ordinarios suelen estar refrigerados por ventiladores. Sin embargo, los ordenadores cuánticos suelen necesitar mucha más refrigeración de la que pueden proporcionar los ventiladores.
Normas para frigoríficos
Por ello, el físico Eric Lutz y sus colegas de la Universidad de Stuttgart construyeron un pequeño ordenador cuántico basado en el diamante que se enfría a sí mismo ejecutando una serie de operaciones matemáticas. Su ordenador consiste en tres cúbits, o bits cuánticos, colocados en un diamante al que le faltan dos átomos de carbono. Los investigadores sustituyeron uno de estos átomos por un átomo de nitrógeno. El lugar del otro átomo quedó vacío.
Para controlar los cúbits, los investigadores los bombardearon con microondas. Esto cambia el espín (una propiedad de las partículas que puede verse como su rotación) del núcleo del átomo de nitrógeno, o de los núcleos de dos átomos de carbono que están cerca del punto vacío. Estas manipulaciones actúan como puertas lógicas, los componentes básicos de los cálculos que ejecuta el ordenador. Cambian el estado cuántico de un cúbit. Cada estado cuántico tiene una cantidad específica de energía, por lo que se puede utilizar una serie de puertas para cambiar la energía del ordenador. Esto hace que se enfríe.
Los investigadores descubrieron que su refrigeración algorítmica está muy cerca del límite teórico de la máxima eficiencia de refrigeración. "Probamos y evaluamos el rendimiento de un algoritmo, pero con los estándares de un frigorífico", dice Rodolfo Soldati, miembro del equipo. En otras palabras, en lugar de juzgar el éxito del algoritmo a la hora de procesar la información, se juzgaba en función de cómo reducía la energía del ordenador.
Ventaja práctica
El físico cuántico Luis Correa, de la Universidad de Exeter (Reino Unido), afirma que es importante que los investigadores hayan desarrollado un modelo teórico para su ordenador, además de su exitoso experimento. Esto es necesario porque incluso ideas aparentemente sencillas, como la definición de temperatura, pueden ser diferentes a nivel cuántico. "Podemos hablar de cantidades como la temperatura y la eficiencia, pero tenemos que asegurarnos de que realmente tienen sentido para el sistema que tenemos", dice.
Lutz afirma que el análisis matemático de su equipo es considerablemente más completo y detallado que las teorías anteriores en torno a experimentos similares. Durga Dasari, miembro del equipo, dice que muchos diseños de ordenadores cuánticos, como los que tienen circuitos superconductores, requieren que toda la máquina se mantenga en un refrigerador desde el principio. Por eso, empezar con cúbits a temperatura ambiente y dejar que se enfríen mediante un algoritmo es una ventaja práctica de los ordenadores cuánticos basados en el diamante, afirma.
Este tipo de ordenador cuántico puede realizar muchos de los mismos cálculos que otros ordenadores cuánticos. El siguiente paso de los investigadores es hacer más grande su ordenador refrigerado por algoritmos, para que pueda ejecutar cálculos más complejos.