Investigadores en Japón han encendido “Shunkai”, una computadora cuántica de átomos neutros que los científicos esperan escalar a un coloso de 10,000 qubits para marzo de 2031.
Shunkai es el primer sistema de pila completa de su tipo en Japón, lo que significa que integra las capas de software, control y hardware necesarias para leer las entradas de los usuarios y devolver un resultado — no muy distinto de una PC convencional. En teoría, eso debería facilitar a los investigadores obtener usos significativos de la máquina, y el equipo detrás de Shunkai planea abrirla a usuarios externos en los próximos años.
En un comunicado, el líder del proyecto Kenji Ohmori, profesor de ciencia foto-molecular en el Instituto para la Ciencia Molecular, afirmó que el uso de Shunkai por parte de los investigadores “generará efectos dominó en varios campos de la industria, la academia y el gobierno alrededor del mundo”.
El equipo detrás de la nueva máquina planea integrarla en una instalación de supercomputación compartida existente para crear un centro de cómputo híbrido cuántico-GPU.
Computadoras cuánticas: poderosas, pero imprácticas
A diferencia de las computadoras tradicionales, o “clásicas”, las computadoras cuánticas operan conforme a las extrañas leyes de la física cuántica. En los sistemas cuánticos, los qubits — en forma de circuitos superconductores, iones atrapados o fotones (entre otras modalidades) — representan los bloques fundamentales de la información cuántica. Pueden existir como un 1, un 0, o como una “superposición” de ambos estados a la vez.
Sin embargo, los qubits son notoriousmente frágiles. Incluso una mínima interferencia ambiental puede desestabilizar o destruir la información que contienen, haciendo de la precisión un desafío constante en el mundo de la computación cuántica. Se cree que la tasa de errores en los qubits es aproximadamente de 1 en 1,000, en comparación con alrededor de 1 por mil millones o incluso 1 por billón de operaciones en bits de cómputo clásicos.
Por ello se dedica una gran cantidad de investigación a la corrección de errores cuánticos. Este campo busca mitigar esta imprevisibilidad inherente al codificar la información en qubits construyendo redundancias para que errores pequeños no arruinen cálculos completos.
El objetivo general es crear qubits de mayor calidad y luego ampliar la cantidad de qubits en un sistema para que las computadoras cuánticas finalmente puedan competir con las supercomputadoras más rápidas del mundo.
Este tema espinoso, sumado a la necesidad de elaborados sistemas de enfriamiento para mantenerlos operativos, los hace imprácticos fuera de entornos de laboratorio cuidadosamente ajustados.
¿Un sistema cuántico más fiable?
Shunkai, llamado así por la astrónoma japonesa del siglo XVII Harumi Shibukawa, evita al menos parte de esas limitaciones. En lugar de utilizar circuitos superenfriados, el nuevo sistema japonés incorpora átomos neutros como qubits, capturados y suspendidos mediante “pinzas ópticas”.
Estos haces láser extremadamente enfocados capturan los átomos y los disponen dentro de una cámara de vacío, mientras que microondas o luz láser se utilizan para manipular los estados cuánticos de los átomos y realizar cálculos. Los resultados se leen observando la fluorescencia de cada átomo individual con una cámara.
Lo crucial es que el uso de átomos neutros como qubits en Shunkai, en lugar de circuitos superconductores, significa que puede operar a temperatura ambiente. Dado que la disposición de los qubits en sistemas de átomos neutros puede ajustarse durante los cálculos, los investigadores también pueden modificar qué qubits interactúan entre sí y crear entrelazamiento — un estado extraño de compartir información entre partículas a través del tiempo y el espacio — entre pares distintos.
Esto podría ayudar a superar dos de los mayores obstáculos que enfrentan los sistemas cuánticos prácticos: escalar las máquinas a grandes números de qubits y corregir los errores que inevitablemente se introducen en los cálculos cuánticos.
Con ese fin, Shunkai estará parcialmente abierto a investigadores externos para desarrollar aplicaciones y probar y mejorar las capacidades de corrección de errores cuánticos del sistema, dijeron representantes de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón en el comunicado.
El sistema cuántico operará inicialmente con alrededor de 50 qubits antes de expandirse a aproximadamente 500. El objetivo a largo plazo es mucho más ambicioso: para marzo de 2031, el equipo busca escalar Shunkai a una computadora cuántica tolerante a fallos de átomos neutros a gran escala y alto rendimiento, con 10,000 qubits físicos y capacidades de detección y corrección de errores cuánticos. Hacerlo situaría al sistema por encima de la matriz de 6,100 qubits de átomos neutros demostrada por investigadores de Caltech en octubre de 2025.
“Las computadoras cuánticas basadas en átomos neutros han captado recientemente la atención en todo el mundo como una nueva modalidad que podría superar los límites de la modalidad superconductora”, afirmó Ohmori. “Creo que es extremadamente significativo que ahora hayamos desarrollado la primera computadora cuántica de pila completa de Japón en esta modalidad de vanguardia y que haya comenzado su operación.”
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