{"id":215941,"date":"2026-04-27T23:38:54","date_gmt":"2026-04-28T03:38:54","guid":{"rendered":"https:\/\/potenciaradiofonicadominicana.com\/portal\/?p=215941"},"modified":"2026-04-27T23:38:54","modified_gmt":"2026-04-28T03:38:54","slug":"el-amanecer-de-los-procesadores-cuanticos-atomicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/potenciaradiofonicadominicana.com\/portal\/el-amanecer-de-los-procesadores-cuanticos-atomicos\/","title":{"rendered":"El amanecer de los procesadores cu\u00e1nticos at\u00f3micos"},"content":{"rendered":"

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Dijo Niels Bohr, Premio Nobel de F\u00edsica en 1922, que quienes no se sorprenden al entrar en contacto por primera vez con la teor\u00eda cu\u00e1ntica, es imposible que la hayan comprendido.<\/p>\n

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Desde Asturias, Espa\u00f1a, en el Centro de Investigaci\u00f3n en Nanomateriales y Nanotecnolog\u00eda (CINN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC), la Universidad de Oviedo y el Principado de Asturias, han dejado atr\u00e1s esa sorpresa inicial para trabajar en revolucionar la computaci\u00f3n gracias a las propiedades de la materia a nivel subat\u00f3mico.<\/p>\n

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En concreto, trabajan en los procesadores cu\u00e1nticos at\u00f3micos para tratar de resolver algunos de los problemas m\u00e1s relevantes de la f\u00edsica y de la qu\u00edmica. Se trata de procesadores \u201cque usan los estados internos de \u00e1tomos individuales para codificar y procesar informaci\u00f3n cu\u00e1ntica\u201d, explica el investigador Daniel Barredo, cient\u00edfico titular del CINN en el grupo de investigaci\u00f3n de Tecnolog\u00edas Cu\u00e1nticas y Nanomateriales en el Laboratorio de Simulaciones Cu\u00e1nticas, situado en la antigua localidad minera de El Entrego.<\/p>\n

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La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, la f\u00edsica que ocurre a nivel microsc\u00f3pico, algo \u201cmuy impresionante\u201d seg\u00fan le confes\u00f3 en una carta Albert Einstein a Max Born, sirve para que \u201cestas m\u00e1quinas resuelvan ciertos problemas que est\u00e1n fuera del alcance de los ordenadores cl\u00e1sicos\u201d, destaca Barredo. Los prototipos del CINN enfr\u00edan los \u00e1tomos a temperaturas cercanas al cero absoluto (273,15 grados cent\u00edgrados bajo cero, la temperatura m\u00e1s baja posible) y se atrapan en potenciales \u00f3pticos de tama\u00f1o microm\u00e9trico, denominados pinzas \u00f3pticas. Esta plataforma permite manipular los \u00e1tomos a nivel individual. Las interacciones entre los \u00e1tomos, necesarias para manipular la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica, se obtienen mediante la excitaci\u00f3n de los electrones de los \u00e1tomos o mediante el acoplamiento mediado por fotones.<\/p>\n

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Esta es una de las bases de los sistemas actuales de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, que maneja bits cu\u00e1nticos (tambi\u00e9n llamados c\u00fabits), el an\u00e1logo cu\u00e1ntico del bit en la inform\u00e1tica convencional. Los bits solo permiten dos estados, el 0 y el 1, pero en el mundo cu\u00e1ntico pueden existir superposiciones de ambas opciones. As\u00ed se pueden crear nuevas familias de algoritmos capaces de acelerar las operaciones actuales.<\/p>\n

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Las aplicaciones m\u00e1s prometedoras de los procesadores cu\u00e1nticos at\u00f3micos se encuentran en la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica de sistemas magn\u00e9ticos, materiales cu\u00e1nticos y problemas de qu\u00edmica computacional. La simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica pone \u201c\u00e1tomos o fotones en una forma determinada e imita su comportamiento en un objeto s\u00f3lido real, pero a escala diferente. Usa sistemas cu\u00e1nticos artificiales para imitar lo que sucede en el mundo real. Esto nos puede mostrar c\u00f3mo construir y sintetizar nuevos materiales\u201d, explic\u00f3 en 2014 el Nobel de F\u00edsica Serge Haroche. \u201cNo sabemos simular con la inform\u00e1tica actual las interacciones de una cantidad elevada de part\u00edculas cu\u00e1nticas. Las m\u00e1quinas que construimos son sistemas donde se pueden manipular individualmente las part\u00edculas de forma m\u00e1s controlada que en el sistema f\u00edsico que quieres simular. Se trata de una segunda revoluci\u00f3n cu\u00e1ntica\u201d, indica Barredo. La primera trajo los l\u00e1seres, los semiconductores en que se basa la inform\u00e1tica actual y los sistemas de navegaci\u00f3n y geolocalizaci\u00f3n.<\/p>\n

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M\u00e1s all\u00e1 de la cu\u00e1ntica, Barredo espera que estos procesadores puedan hacer tareas de optimizaci\u00f3n en sectores industriales como la log\u00edstica, al optimizar rutas de transporte. Tambi\u00e9n se investiga su integraci\u00f3n con t\u00e9cnicas de inteligencia artificial, lo que podr\u00eda abrir nuevas dimensiones en el procesamiento de datos y el aprendizaje autom\u00e1tico. Aunque estas aplicaciones m\u00e1s cotidianas a\u00fan no han sido demostradas, el cient\u00edfico estima que podr\u00edan ser una realidad en un plazo de entre 5 y 10 a\u00f1os, pero no imagina a medio plazo una miniaturizaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda similar a la de los procesadores cl\u00e1sicos de silicio que permita unos port\u00e1tiles o smartphones con computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n

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\u201cEs m\u00e1s previsible que puedan desempe\u00f1ar un papel clave en centros de datos y aplicaciones especializadas\u201d, destaca. Un ordenador cu\u00e1ntico puede realizar ciertas tareas que no son accesibles ahora, pero hay otras tareas que ejecutan los ordenadores cl\u00e1sicos para las que no son eficientes. Por eso, investigadores y empresas del campo intentan unir procesadores cu\u00e1nticos a centros de alto rendimiento en los llamados sistemas h\u00edbridos.<\/p>\n

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Actualmente los procesadores cu\u00e1nticos m\u00e1s consolidados son los circuitos superconductores. Su hardware se parece visualmente a los chips de silicio normales. La diferencia es que est\u00e1n formados por circuitos de superconductores con corrientes que circulan en dos direcciones de forma simult\u00e1nea, lo que no permite la f\u00edsica cl\u00e1sica pero s\u00ed la cu\u00e1ntica. La tecnolog\u00eda desarrollada en este centro de investigaci\u00f3n tiene ventajas como ser ampliable de manera relativamente sencilla para su uso a escalas mayores, tener una gran estabilidad, una buena coherencia de los c\u00fabits y una notable compatibilidad con las tecnolog\u00edas \u00f3pticas usadas actualmente en comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Adem\u00e1s, los procesadores no requieren complicadas t\u00e9cnicas de nanofabricaci\u00f3n y pueden operar a temperatura ambiente, destaca Barredo.<\/p>\n

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Frente al problema del elevado gasto energ\u00e9tico y de agua de los centros de datos de inteligencia artificial y pese a lo que pueda parecer por tener que enfriar hasta el casi cero absoluto, la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica at\u00f3mica puede suponer \u201cuna ventaja econ\u00f3mica en consumo\u201d, se\u00f1ala Barredo. Las m\u00e1quinas como las que se construyen en el CINN tienen un consumo el\u00e9ctrico mucho m\u00e1s moderado que los centros de alto rendimiento.<\/p>\n

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\u00c1tomos enfriados y manipulados con l\u00e1ser<\/strong><\/p>\n

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En el CINN est\u00e1n desarrollando un prototipo de procesador cu\u00e1ntico basado en \u00e1tomos de Rydberg, \u00e1tomos excitados con uno o varios electrones. Este proyecto tiene como objetivo contribuir al avance de esta plataforma para la simulaci\u00f3n y la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. \u201cNo hay una m\u00e1quina plenamente funcional ahora mismo en Espa\u00f1a con esa tecnolog\u00eda. Nuestro proyecto busca formar una nueva generaci\u00f3n de investigadores, t\u00e9cnicos y usuarios especializados en esta tecnolog\u00eda, a\u00fan incipiente en Espa\u00f1a\u201d, destaca el cient\u00edfico del CINN.<\/p>\n

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Barredo, que ha desarrollado su carrera cient\u00edfica con experimentos cu\u00e1nticos, destaca la importancia de los te\u00f3ricos de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, como el espa\u00f1ol Ignacio Cirac, que dirige el Instituto Max Planck de \u00d3ptica Cu\u00e1ntica en Alemania. \u201cLos avances que est\u00e1n por venir ser\u00e1n tanto tecnol\u00f3gicos como conceptuales en los algoritmos\u201d para implementar en m\u00e1quinas, destaca.<\/p>\n

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Recreaci\u00f3n art\u00edstica de un sector del interior de un procesador cu\u00e1ntico at\u00f3mico. (Ilustraci\u00f3n: Amazings \/ NCYT)<\/p>\n

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La investigaci\u00f3n actual de los procesadores basados en \u00e1tomos neutros se centra en incrementar el n\u00famero de bits cu\u00e1nticos que se pueden manipular y en la mejora de la fidelidad de las operaciones entre ellos. \u201cInvestigaciones recientes han mostrado un camino para la implementaci\u00f3n de c\u00f3digos de correcci\u00f3n de errores. Tambi\u00e9n se est\u00e1n desarrollando t\u00e9cnicas que permitir\u00e1n operaciones m\u00e1s r\u00e1pidas y una alta fidelidad en la lectura de los estados cu\u00e1nticos. Muchos de los retos para el desarrollo de esta tecnolog\u00eda son problemas de ingenier\u00eda\u201d, destaca el cient\u00edfico del CINN. Resolver estos obst\u00e1culos facilitar\u00e1 la adopci\u00f3n comercial de estos nuevos sistemas computacionales.<\/p>\n

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El trabajo del grupo de Barredo se nutre de investigaciones previas de grupos pioneros como el de Mikhail Lukin en la Universidad Harvard (Estados Unidos) y el de Antoine Browaeys en el Laboratorio Charles Fabry del Instituto de \u00d3ptica en Par\u00eds (Francia). Barredo trabaj\u00f3 en Francia con Browaeys, con quien desarroll\u00f3 en 2016 un ensamblador de \u00e1tomos controlados individualmente, atrapados en pinzas \u00f3pticas, a los que manipulaban sus estados internos con l\u00e1seres.<\/p>\n

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\u201cEstas tecnolog\u00edas se consideran ahora una alternativa a los sistemas de superconductores que usan otras empresas\u201d, destaca. En Espa\u00f1a hay laboratorios que trabajan en esta t\u00e9cnica como el Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas (ICFO) en Castelldefels (Barcelona) y el Donostia International Physics Center en Guipuzcoa.<\/p>\n

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La plataforma del CINN usa el rubidio en estado gaseoso, al que env\u00edan fotones (part\u00edculas de luz) con l\u00e1ser en direcci\u00f3n contraria a la de la propagaci\u00f3n de los \u00e1tomos. As\u00ed logran que el rubidio pase del estado fundamental a un estado excitado cuando absorbe el fot\u00f3n. El \u00e1tomo sufre un peque\u00f1o retroceso por cada fot\u00f3n. Entonces, \u201cel \u00e1tomo decae al estado fundamental otra vez y emite un fot\u00f3n en una direcci\u00f3n que es aleatoria y est\u00e1 listo para absorber un segundo fot\u00f3n. Si haces ese proceso muchas veces, en la direcci\u00f3n del movimiento, se frena\u201d y quedan casi inm\u00f3viles, lo que reduce su temperatura hasta cerca del cero absoluto, explica Barredo. Ser\u00eda como correr en una habitaci\u00f3n llena de pelotas de pimp\u00f3n que acaban atrap\u00e1ndote, ejemplifica. Cada \u00e1tomo enfriado y manipulado con l\u00e1ser es un c\u00fabit. Estos \u00e1tomos, a estas temperaturas, presentan las caracter\u00edsticas cu\u00e1nticas como la superposici\u00f3n y el entrelazamiento en que se basa la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n

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Con la manipulaci\u00f3n de fotones individuales de luz, \u201cdeber\u00edamos ser capaces de transmitir informaci\u00f3n a trav\u00e9s de c\u00f3digos que no puedan ser descifrados por terroristas, esp\u00edas comerciales o piratas inform\u00e1ticos\u201d, plante\u00f3 en 2005 Lukin. Existe el temor de que los ordenadores cu\u00e1nticos podr\u00edan romper las claves digitales al factorizar \u201cen un tiempo razonable\u201d los grandes n\u00fameros en que se basa la seguridad inform\u00e1tica actual. \u201cLas claves y contrase\u00f1as son privadas porque los n\u00fameros son tan grandes que sabemos que con las m\u00e1quinas actuales necesitar\u00edas a\u00f1os para poder descifrarlas\u201d, indica el investigador.<\/p>\n

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Pero la cu\u00e1ntica solucionar\u00eda el mismo problema que crear\u00eda, tal y como predijo Lukin, con un nuevo tipo de criptograf\u00eda. \u201cPodemos utilizar los principios de la f\u00edsica cu\u00e1ntica para enviar informaci\u00f3n de un sitio a otro de forma totalmente segura\u201d, a\u00f1ade Barredo, \u201cpuedes enviar informaci\u00f3n mediante fotones que nadie puede desencriptar. De acuerdo con los principios de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, no puedes acceder a esa informaci\u00f3n y si alguien intercepta esa informaci\u00f3n t\u00fa te das cuenta\u201d.<\/p>\n

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No obstante, Barredo destaca que existe la posibilidad de que alguien almacene la informaci\u00f3n encriptada y en un futuro cercano un ordenador cu\u00e1ntico pueda acceder a ella. Los servidores encriptados podr\u00edan ser le\u00eddos por los procesadores cu\u00e1nticos. \u201cHabr\u00eda que cambiar los sistemas, pero hay dos soluciones tecnol\u00f3gicas: la informaci\u00f3n codificada a trav\u00e9s de algoritmos cu\u00e1nticos y la criptograf\u00eda postcu\u00e1ntica que usa algoritmos cl\u00e1sicos alternativos a la factorizaci\u00f3n de n\u00fameros primos\u201d que es capaz de calcular la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n

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Hay otros dos motivos de tranquilidad moment\u00e1nea en la seguridad inform\u00e1tica. Por un lado, los ordenadores cu\u00e1nticos m\u00e1s potentes actualmente no tienen a\u00fan el n\u00famero de c\u00fabits necesarios para desencriptar el sistema criptogr\u00e1fico de clave p\u00fablica RSA utilizado. Adem\u00e1s, tampoco tienen la capacidad de corregir los errores a la hora desarrollar un algoritmo con la profundidad suficiente para desencriptar. \u201cEstamos lejos de tener un n\u00famero de c\u00fabits grande con una fidelidad de las operaciones lo suficientemente alta para implementar algoritmos de correcci\u00f3n de errores de forma eficiente, que permitan ejecutar un algoritmo lo bastante largo\u201d, concluye el investigador.<\/p>\n

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La transferencia a la sociedad de las investigaciones en el CINN incluye los l\u00e1seres, moduladores espaciales de luz y otros m\u00e9todos de \u00faltima generaci\u00f3n para desarrollar los procesadores cu\u00e1nticos at\u00f3micos. Las primeras m\u00e1quinas cu\u00e1nticas plenamente funcionales ya est\u00e1n haciendo su aparici\u00f3n en el mercado. Frente al desconcierto que suele generar la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, el matem\u00e1tico Peter Woit, de la Universidad de Columbia (Estados Unidos), le dio la vuelta con el slogan: \u201cLo que es dif\u00edcil de entender es la mec\u00e1nica cl\u00e1sica, no la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica\u201d. (Fuente: CSIC. Contenido realizado dentro del Programa de Ayudas CSIC \u2013 Fundaci\u00f3n BBVA de Comunicaci\u00f3n Cient\u00edfica, Convocatoria 2024 CSIC Comunicaci\u00f3n)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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