Fujitsu ha dado un nuevo paso en la carrera por construir ordenadores cuánticos más potentes y escalables con el desarrollo del que la compañía describe como el primer prototipo funcional de ordenador cuántico basado en espines de diamante que integra centros de vacancia de estaño en circuitos fotónicos integrados. La tecnología fusiona las propiedades cuánticas de los defectos presentes en los cristales de diamante con sistemas ópticos capaces de conectar diferentes módulos de procesamiento. Esto podría facilitar la creación de máquinas cuánticas de mayor tamaño.Una de las características más llamativas del prototipo es su temperatura de funcionamiento. El sistema puede funcionar a -271,6 grados Celsius, apenas unos grados por encima del cero absoluto, que es de 273,15 grados Celsius. La diferencia puede parecer pequeña, pero en tecnologías que necesitan sistemas criogénicos para mantener sus estados cuánticos, cada avance en las condiciones de funcionamiento puede tener importantes implicaciones para el diseño futuro.Por qué Fujitsu ha elegido el estaño El nuevo enfoque de Fujitsu utiliza los llamados centros de color, defectos controlados en la estructura cristalina del diamante que pueden emplearse para almacenar información cuántica. Hasta ahora, buena parte de la investigación en ordenadores cuánticos de espín de diamante se había centrado en los centros de vacancia de nitrógeno, conocidos como centros NV. En ellos, un átomo de nitrógeno ocupa la posición de un átomo de carbono junto a un espacio vacío en la red cristalina. Fujitsu y sus socios han optado en cambio por centros de vacancia de estaño, en los que un átomo de estaño queda situado entre dos vacantes de la estructura del diamante.Esta configuración presenta varias ventajas potenciales. Según Fujitsu, la estructura más simétrica de los centros de vacancia de estaño hace que sean menos sensibles al ruido externo que los centros NV habituales. Además, estos defectos pueden emitir luz con una intensidad aproximadamente diez veces superior. Esta mayor luminosidad resulta especialmente interesante porque la compañía pretende utilizar fotones para establecer conexiones entre diferentes módulos cuánticos, lo que podría convertirse en una pieza muy importante para ampliar la capacidad de los futuros sistemas.La arquitectura también podría ayudar a abordar uno de los grandes desafíos de la computación cuántica: la corrección de errores. Los estados cuánticos son extremadamente frágiles y pueden alterarse por interacciones con el entorno. Las características de los centros de vacancia de estaño podrían facilitar la construcción de cúbits lógicos utilizando menos cúbits físicos. Los primeros son, en esencia, unidades de información cuántica protegidas mediante la combinación de varios cúbits físicos para ejecutar operaciones de forma más fiable.La ingeniería detrás del ordenador cuántico de Fujitsu Imagen compartida por Fujitsu en su nota de prensaPara fabricar el prototipo, los investigadores desarrollaron un proceso destinado a unir sustratos de diamante de alta calidad, implantados con estaño, a sustratos de alúmina y dióxido de silicio. El diamante, que inicialmente tenía un grosor de varios cientos de micrómetros, fue reducido hasta unos pocos cientos de nanómetros para poder integrarlo en chips cuánticos. Posteriormente, Fujitsu creó circuitos fotónicos integrados capaces de combinar pequeños cristales de diamante con centros de vacancia de estaño y guías de ondas ópticas de alúmina.El sistema permite controlar los cúbits de espín mediante luz, microondas y ondas de radiofrecuencia. Además, el prototipo ya ha sido utilizado en un entorno de pruebas a través de la plataforma Fujitsu Hybrid Quantum Computing Platform. La compañía asegura que los usuarios pueden controlar el nuevo hardware sin necesidad de contar con conocimientos especializados adicionales, un aspecto importante si la computación cuántica quiere pasar de los laboratorios a aplicaciones prácticas. El primer ordenador cuántico de la historiaFujitsu pretende llevar esta tecnología mucho más allá del prototipo actual. Su hoja de ruta contempla desarrollar un sistema de 250 cúbits lógicos para el ejercicio fiscal de 2030 y alcanzar los 1.000 cúbits lógicos en 2035. Antes de ello, la compañía planea construir un prototipo de ordenador cuántico de espín de diamante formado por múltiples módulos para 2027.El proyecto es fruto de una colaboración iniciada en 2020 entre Fujitsu, la Universidad Tecnológica de Delft y QuTech. La compañía también contempla combinar la tecnología de espín de diamante con ordenadores cuánticos superconductores, aprovechando las ventajas de ambas arquitecturas. Si los próximos desarrollos confirman las prestaciones observadas en el prototipo, los diamantes podrían convertirse en uno de los componentes imprescindibles de la futura infraestructura cuántica, sobre todo en sistemas donde conectar numerosos módulos de procesamiento sea tan importante como aumentar la potencia de cada uno de ellos.