Ingenieros logran que átomos conversen a larga distancia: un gran paso hacia los ordenadores cuánticos escalables
Un equipo de la UNSW ha conseguido que núcleos atómicos se «comuniquen» como si hablaran por teléfono, un logro que rompe las barreras de la escala cuántica. El avance abre la puerta a fabricar chips cuánticos con la misma tecnología que los ordenadores y móviles actuales.
Por Enrique Coperías
Impresión artística de dos espines nucleares entrelazados a distancia mediante una compuerta geométrica aplicada a través del electrón.
Crédito: Tony Melov / UNSW Sydney
Un equipo de ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur, en Sídney (Australia), ha dado un paso decisivo en la carrera hacia la computación cuántica. Han logrado entrelazar —es decir, vincular de forma inseparable— dos núcleos atómicos separados, utilizando sus espines como portadores de información cuántica.
Este fenómeno, conocido como entrelazamiento cuántico, es la base que permitirá a los futuros ordenadores cuánticos superar con creces a las máquinas convencionales.
El hallazgo, publicado en la revista Science, supone un avance de gigante hacia la construcción de procesadores cuánticos a gran escala, uno de los grandes retos científicos y tecnológicos del siglo XXI. Según explica la investigadora principal, Holly Stemp, el logro abre la puerta a fabricar microchips cuánticos con la misma tecnología y los mismos procesos industriales que hoy producen la electrónica de consumo.
«Conseguimos que los objetos cuánticos más limpios e aislados se comuniquen entre sí en la misma escala en que se fabrican los dispositivos de silicio actuales», señala Stemp.
Del laboratorio al mundo real: chips cuánticos en silicio
El desafío hasta ahora era lograr un equilibrio imposible: proteger los elementos cuánticos frente al ruido externo y, al mismo tiempo, permitir que interactuasen para realizar cálculos útiles. De ahí la diversidad de plataformas de computación cuántica en desarrollo: algunas rápidas pero sensibles a interferencias, otras más estables pero difíciles de operar y escalar.
El grupo de la UNSW apostó por la segunda vía: utilizar el espín de núcleos de fósforo implantados en chips de silicio. «El espín nuclear es el objeto cuántico más limpio y aislado que existe en estado sólido», explica Andrea Morello. Su equipo ya había demostrado que podía almacenar información cuántica durante más de treinta segundos y ejecutar operaciones lógicas cuánticas con menos de un 1 % de error, pero esa pureza tenía un precio: la dificultad de conectar los núcleos entre sí.
Hasta ahora, la única forma era situarlos muy próximos y unidos al mismo electrón. Como recuerda Stemp, los electrones pueden extenderse en el espacio y servir de intermediarios, pero el alcance era limitado y, al sumar más núcleos, el control se volvía casi imposible.
¿Qué significa hablar «a distancia» en la escala cuántica?
El avance actual cambia las reglas del juego. «Es como si hasta ahora los núcleos vivieran en una habitación insonorizada: podían hablar entre sí con total claridad, pero nadie más podía unirse a la conversación. Ahora les hemos dado teléfonos para comunicarse a distancia» resume la investigadora.
En la práctica, esos teléfonos son los electrones. Gracias a su capacidad de extenderse y de interactuar con otros electrones, pueden enlazar núcleos atómicos separados. En el experimento, los átomos estaban a unos 20 nanómetros de distancia —mil veces menos que el grosor de un cabello humano—. Traducido a escala humana, sería como si dos personas separadas entre Sídney y Boston pudieran conversar.
Lo más relevante es que esa distancia coincide con la escala de fabricación de los chips de silicio que hoy llevan los teléfonos móviles y los ordenadores personales. «La verdadera innovación es haber hecho hablar a nuestros objetos cuánticos más puros en la misma escala que los transistores comerciales. Esto nos permite aprovechar los procesos de fabricación de la industria de semiconductores, valorada en billones de dólares», afirma Stemp.
El camino hacia los ordenadores cuánticos escalables
El dispositivo, fabricado con fósforo implantado en silicio ultrapuro en colaboración con la Universidad de Melbourne y la Universidad de Keio, en Japón, demuestra que es posible escalar este enfoque sin perder compatibilidad con la microelectrónica actual.
El siguiente paso, según Morello, será añadir más electrones y manipular su forma para ampliar aún más la red de núcleos conectados. «Los electrones son fáciles de mover y controlar, lo que permite encender y apagar las interacciones cuánticas con rapidez y precisión. Justo lo que se necesita para un ordenador cuántico escalable», concluye Morello. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Nueva Gales del Sur
Fuente: Holly G. Stemp et al. Scalable entanglement of nuclear spins mediated by electron exchange. Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady3799
