Volarían a unos 20 km de altura, donde las temperaturas pueden caer hasta -50 °C
En una propuesta que se asemeja más al guion de una nueva película de ciencia ficción, investigadores sugieren una forma única de abordar uno de los problemas centrales de la computación cuántica. De implementarse, redefiniría nuestra concepción de la "computación en la nube".
Con Amazon y Microsoft anunciando el lanzamiento de chips cuánticos este año, la idea de computadoras que dependen de partículas subatómicas conocidas como qubits está cada vez más cerca de ser realidad.
Los qubits son partículas que aprovechan el concepto conocido como superposición, lo que significa que, a diferencia de los bits regulares en nuestras computadoras actuales, no solo pueden tener un estado de cero o uno, sino ambos al mismo tiempo.
Esta capacidad de mantener dos estados a la vez significa que algún día las computadoras cuánticas deberían poder sobresalir en la resolución de problemas científicos increíblemente complejos a velocidades nunca antes imaginadas.
Sin embargo, existe un gran problema con las computadoras cuánticas: la mayoría de los qubits deben mantenerse a temperaturas ultrafrías, justo por encima del cero absoluto, para funcionar correctamente. Por lo tanto, construir estas máquinas a gran escala requeriría un gasto energético considerable para mantenerlas refrigeradas.
Una nueva propuesta de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah de Arabia Saudita (KAUST) evita este problema con un enfoque único.
En un nuevo artículo el equipo propone el uso de dirigibles, también conocidos como blimps, para elevar computadoras cuánticas a la estratosfera. Allí, a una altitud de unos 20 km (12,4 millas), las temperaturas rondan los -50 °C (aproximadamente -58 °F), lo que permitiría el correcto funcionamiento de los cúbits.
Imagen: Los procesadores cuánticos están alojados en un HAP estratosférico, que se conecta a centros de datos terrestres y satélites a través de enlaces ópticos de espacio libre (FSO), con plataformas de baja altitud (LAP) que actúan como repetidores cuánticos para mitigar la pérdida de señal.
A estos sistemas los llaman Plataformas de Gran Altitud Habilitadas para Computación Cuántica (QC-HAPs), y proponen que estarían equipados no sólo con computadoras cuánticas, sino también con paneles solares y baterías de litio-azufre.
Debido a que los HAP flotarían muy por encima de las nubes y de los sistemas climáticos potencialmente disruptivos, podrían operar y cargar sus baterías usando energía solar durante el día y cambiar a las baterías para su funcionamiento durante la noche.
Para acceder a las computadoras flotantes, el equipo propone transmitir datos a través de la atmósfera a estaciones base mediante ondas de luz, mediante un proceso conocido como comunicación óptica en espacio libre. Esto evoca un proceso probado a principios de este año, en el que el enlace de comunicaciones cuánticas más largo del mundo utilizó fotones para la transmisión y el cifrado de datos.
Para los días nublados, sugieren equipar los dirigibles con transmisión de radiofrecuencia y, para reducir la degradación de la señal, el equipo dice que se podrían utilizar plataformas sostenidas por globos a altitudes más bajas como estaciones de retransmisión.
Los investigadores dicen que su propuesta podría ahorrar un 21% en costos de energía para una computadora cuántica basada en qubits de trampa de iones, átomos cargados individualmente mantenidos en su lugar por campos electromagnéticos y controlados por láseres.
Además, afirman que las aeronaves individuales podrían desplazarse por todo el mundo según sea necesario y podrían conectarse entre sí para aumentar la potencia de cálculo. Esto crearía "una flota dinámica capaz de ofrecer servicios de computación cuántica escalables y bajo demanda en todo el mundo", según Wiem Abderrahim, uno de los tres autores del estudio.
El equipo reconoce que su concepto aún está lejos de implementarse en el mundo real, y que como primer paso se necesitan avances significativos en hardware de computación cuántica. Sin embargo, los científicos planean seguir explorando el camino que este estudio les ha indicado.
"Nuestros próximos pasos son pasar de la etapa conceptual y analítica hacia estudios más centrados en la implementación", concluye Osama Amin, científico investigador del equipo.
El artículo se ha publicado en la revista npj Wireless Technology: Green quantum computing in the sky
