En el mundo actual, las componentes electrónicas funcionan gracias al movimiento de los electrones, las partículas subatómicas que poseen carga negativa. Cuando estas sienten la intensidad de los campos eléctricos, se desplazan para formar corrientes eléctricas que, al estar conformadas por un número relativamente bajo de cargas negativas, se enmarcan en el entorno de la electrónica, distinto al de la electricidad, dominado por las corrientes eléctricas macroscópicas.
Hasta ahora, dichas microcorrientes electrónicas han sido útiles para permitir el funcionamiento de muchos de los dispositivos de los que disponemos, como las tabletas, los teléfonos inteligentes, o las computadoras personales, ya sean de escritorio o portátiles. Sin embargo, tanto las capacidades para el transporte de información como la velocidad para la realización de operaciones se encuentran fuertemente restringidas en estos sistemas de cómputo convencionales, debido principalmente a la resistencia al flujo macroscópico de los electrones, misma que genera un desperdicio energético en la forma de emisión de calor.
La computación cuántica, en cambio, ofrece la posibilidad de realización de operaciones a mayor velocidad, ya que las entidades cuánticas, al estar esencialmente aisladas de su entorno macroscópico, se encuentran menos expuestas a las interacciones que aumenten su temperatura. Por supuesto que construir sistemas cuánticos no es tarea sencilla, pues estamos hablando no de los diminutos microcircuitos que conocemos y podemos visualizar a simple vista, sino de estructuras aún más pequeñas y refinadas, en las que las partículas constituyentes son tan pocas que pueden considerarse esencialmente aisladas de sus vecinos más cercanos. Pero en dichos arreglos, tanto la emisión como la detección de la información representan retos muy especiales.
A este nivel es al que funcionan actualmente los prototipos de las computadoras cuánticas que operan ya en algunos de los principales laboratorios del mundo. Pero para que esta tecnología pueda llegar al mercado, y nos permita sustituir nuestro equipo casero o de oficina con una flamante computadora cuántica, se deben sortear algunos obstáculos técnicos. Uno es la fabricación de estructuras cuánticas —minúsculas— suficientemente detalladas, que además puedan mantenerse permanentemente en dicho estado, y no sean pronto víctimas del ruido térmico que les rodea. Otro es la necesidad de construir fuentes capaces de emitir muy pocos fotones, a fin de que estas partículas de luz sean capaces de transportar la información entre las pocas entidades cuánticas que constituirán la unidad de procesamiento de la computadora cuántica; así como los detectores, también de muy pocos fotones, que permitan identificar esta transferencia de la información.
Afortunadamente, en lo que respecta a las fuentes y los detectores de muy pocos fotones, en las semanas recientes se han dado a conocer importantes avances. Por una parte, un equipo de investigación del Jet Propulsion Laboratory de la Agencia Nacional de Aeronáutica y del Espacio estadounidense (NASA) ha logrado fabricar un diminuto detector hecho de nanoalambres, que es capaz de expandirse al igual que lo hace la cola de un pavo real, para captar y discriminar de entre hasta 800 millones de fotones por segundo con un 98 % de eficiencia. Con este desempeño, el detector cuántico denominado PEACOQ —por Performance-Enhanced Array for Counting Optical Quanta—, similar a la palabra inglesa para pavo real (peacock), podría pavimentar el camino hacia la criptografía cuántica.
En el ámbito de las fuentes de muy pocos fotones también ha habido logros recientes, pues científicos de la Universidad de Columbia han logrado incorporar varios resonadores láser con dimensiones de unos cuantos nanómetros en un circuito fotónico integrado. Con esta arquitectura el arreglo de láseres puede funcionar como un peine de frecuencias; un arcoíris láser capaz de entregar partículas de luz en el color requerido. En conjunto, ambos desarrollos podrían avanzar considerablemente hacia la computación cuántica comercial.
Lo anterior, dicho sin aberraciones.
