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En la carrera hacia los chips de ordenador más pequeños y veloces, los científicos están apostando cada vez más fuerte por la mecánica cuántica, la exótica física de lo diminuto. El problema es que las técnicas de fabricación requeridas para construir los dispositivos cuánticos son igualmente exóticas, lo que dificulta enormemente su creación. Hasta ahora.

Unos investigadores en la Universidad Estatal de Ohio han descubierto un modo de construir dispositivos cuánticos utilizando tecnología común de la industria actual de fabricación de chips.

Este nuevo desarrollo podría algún día hacer posible la creación de chips de ordenador muchísimo más rápidos que los convencionales y con un consumo energético ínfimo. También podría conducir a cámaras de alta resolución para tareas de seguridad, y a cámaras capaces de brindar una visión nítida en condiciones meteorológicas malas.

El físico Paul Berger, profesor de ingeniería electrónica y de computación en la Universidad Estatal de Ohio, y sus colegas, son los autores de la investigación.

El dispositivo que el equipo ha fabricado es un diodo túnel. La construcción se ha realizado usando la técnica más corriente de fabricación de chips, la deposición química de vapor.

Los investigadores querían fabricar este diodo empleando tan sólo las herramientas presentes en una fábrica típica de chips. El resultado es una técnica que los fabricantes podrían usar para construir dispositivos cuánticos directamente en un chip de silicio, con la misma maquinaría empleada para producir chips convencionales.

La computación cuántica ha despertado grandes esperanzas por su potencial para solucionar ciertas clases de problemas imposibles de resolver con ordenadores convencionales.

En la computación cuántica no se pretende mejorar el potencial del silicio haciendo los componentes más pequeños, sino aprovecharse de los exóticos principios de la mecánica cuántica, la teoría generalmente utilizada para comprender cómo se comportan los objetos en la escala de los átomos y de las partículas subatómicas.

Los objetos gobernados por la teoría cuántica pueden estar en varios estados diferentes simultáneamente, como si un interruptor de la luz estuviera abierto y cerrado al mismo tiempo. Esta “superposición” de estados no se corresponde con nada familiar de nuestro mundo cotidiano, pero innumerables experimentos han demostrado que esas superposiciones pueden existir siempre que los objetos cuánticos no se perturben, por ejemplo, al hacer una medida sobre ellos.

En una computadora cuántica los equivalentes de los bits que contienen la información binaria como el 0 y el 1 en los ordenadores de hoy, serán bits cuánticos o qubits, en los cuales también pueden existir superposiciones de 0 y 1. Esto incrementa masivamente la cantidad de información que puede ponerse codificada en la memoria de una computadora cuántica. El problema es que esas superposiciones son sumamente delicadas y difíciles de mantener, sobre todo en memorias que contengan grandes cantidades de qubits interactuando entre ellos.

Cada vez hay más grupos de investigación trabajando en el desarrollo de la mecánica cuántica. Y los enfoques innovadores, enlazando áreas científicas aparentemente desconectadas, también tienen una creciente presencia en este campo. Un ejemplo es el seguido por el equipo de Hans Mooij (Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos) y Raymond Simmons (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colorado, EE.UU.), cuyo enfoque se basa en asumir que los superconductores, materiales que conducen la electricidad sin ninguna resistencia eléctrica, pueden aprovechar las capacidades ofrecidas por la física cuántica para incrementar de manera espectacular la potencia de los ordenadores.