La computación cuántica empieza a sonar grandemente en el campo de la tecnología y las ciencias en general, ya hay notables avances en áreas como la teletransportación, baterías cuánticas para coches eléctricos o, también, se ha visto un esfuerzo en presentar ordenadores e internet cuántico. Algo que hace algunos años era totalmente impensable, ahora, las últimas noticias nos hacen creer que la llegada de una tecnología cuántica está más cerca de lo que parece.

En ese sentido, investigadores de la Universidad de Viena, en Austria, en colaboración con sus pares italianos del Consejo Nacional de Investigación (CNR) y el Politécnico de Milán, en un reciente artículo publicado por Nature Photonics, explicaron que han logrado desarrollar un memristor cuántico, que permitirá habilitar el potencial de los recursos cuánticos dentro de la inteligencia artificial (IA).

Es decir, este dispositivo va a integrar ambos mundos. ¿Te imaginas lo poderoso que será tener una mezcla entre lo cuántico, que es exponencialmente más potente que la tecnología actual, con la IA?

¿Qué es un memristor?

Entrelazamiento cuántico

Para entender el alcance que podría tener este dispositivo es importante hablar acerca de qué es un memristor clásico. Los memristores se pueden definir como resistencias con memoria. Estos, descubiertos en 2008, tienen la capacidad de aprender de operaciones pasadas, realizar cálculos y también pueden ser programados según los intereses de sus desarrolladores.

Por lo general, un memristor es empleado en la IA, debido a que tienen una similitud en su comportamiento con las sinapsis neuronales humanas. De allí que sea pieza clave en la investigación de arquitecturas neuromórficas o para otras investigaciones que quieren llevar el cerebro humano a lo artificial. Un memristor, del mismo modo, tiene una dinámica que puede contribuir a presentar dispositivos en nanoescala, dándole un empujón a la nanotecnología.

Ahora bien, de acuerdo con los científicos de la Universidad de Viena, un memristor cuántico tendría un funcionamiento similar al clásico. Pero lo verdaderamente novedoso es que también tendrá la capacidad de actuar sobre estados cuánticos, siendo capaz de codificar y transmitir información cuántica.

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El memristor cuántico va a estar basado en la fotónica integrada que actúa sobre estados monofotónicos. Al respecto, en la publicación anteriormente mencionada, se puede leer lo siguiente:

Nuestro dispositivo se basa en un circuito fotónico integrado escrito con láser que es totalmente reconfigurable por medio de desplazadores de fase integrados, y es capaz de producir una dinámica memristiva en estados monofotónicos mediante un esquema de medición y retroalimentación clásica.

¿Cómo construyeron el memristor cuántico?

Dispositivo similar a chips cuánticos

Para la creación de este dispositivo, los investigadores diseñaron un chip de silicio fotónico que puede manipular los estados cuánticos de los fotones que pasan. Se basaron en el principio cuántico de superposición. En otras palabras, le dieron a los fotones dos caminos para que avancen, pero, al mismo tiempo, hicieron que viajaran por ambos a la misma vez.

Esta es una de las formas de operar de la cuántica, donde el fotón puede estar en el primer o segundo camino, o gracias a las aún incomprensibles propiedades de la mecánica cuántica, en una superposición de los dos.

Por otra parte, en este experimento los científicos a cargo crearon un circuito cuyo propósito es hacer un conteo de la cantidad de fotones que viajan a través de una de las rutas y usa esa información para ajustar la fuerza de la señal a través de la otra ruta.

Es así como surgió el memristor cuántico, que principalmente muestra un innegable comportamiento memristivo, pero que también procesa la información cuántica sin inconvenientes.

¿Qué aplicaciones podría tener el memristor cuántico?

Estado de la mecánica cuántica

En la práctica, este dispositivo cuántico aprendió a clasificar dígitos escritos a mano con una precisión del 95 % después de entrenar con solo 1 000 imágenes. Los investigadores, asimismo, informaron que una red de dispositivos de este tipo podría aprender a realizar tareas cuánticas más allá de cualquier dispositivo clásico con una precisión del 98 %.

Evidentemente, el memristor cuántico puede impactar directamente en la IA y en el machine learning. De hecho, han señalado lo siguiente:

Proponemos una posible aplicación de nuestro dispositivo en el marco del aprendizaje automático cuántico a través de un esquema de computación cuántica de depósito, que aplicamos a tareas de aprendizaje clásicas y cuánticas.

Por supuesto, este equipo seguirá trabajando en nuevas aplicaciones y se espera que en el futuro detalle sobre nuevas incidencias que podría tener el memristor cuántico. De momento, cuentan con una red neuronal basada en un principio llamado computación de reservorio, con la que esperan determinar el verdadero alcance de este dispositivo.

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