Els darrers anys, la computació quàntica ha acaparat grans titulars, molts dels quals semblen extrets directament del gènere de la ciència-ficció. Tanmateix, conceptes com l'univers quàntic, la teletransportació i els superordinadors fa dècades que són objecte d'estudi. Les primeres teories que apuntaven la possibilitat de realitzar càlculs de naturalesa quàntica van sorgir a començaments de la dècada dels vuitanta. Recentment, un equip de científics de la Universitat d'Oxford ha aconseguit realitzar la teletransportació utilitzant un superordinador quàntic. Encara que no sigui un guió extret de Star Trek, bé podria semblar-ho.

Què és la computació quàntica?

Per començar, és important diferenciar la computació quàntica de la clàssica. La computació clàssica es basa en bits, és a dir, el codi binari compost per uns i zeros, on només pot haver-hi un estat alhora durant les operacions. Per contra, la computació quàntica utilitza els cúbits (o qubits en anglès, contracció de quantum bit), que poden tenir tots dos estats simultàniament gràcies al principi de superposició quàntica. Aquest avenç ha obert noves portes lògiques que han conduït al desenvolupament de possibles algoritmes mai utilitzats fins ara.

El cúbit és la unitat mínima d'informació en el sistema de computació quàntica i es caracteritza pel principi de superposició quàntica, que li permet adoptar múltiples valors alhora. En els darrers anys, la computació quàntica ha començat a sortir del marc teòric per esdevenir una realitat pràctica

El cúbit és la unitat mínima d'informació en el sistema de computació quàntica i es caracteritza pel principi de superposició quàntica, que li permet adoptar múltiples valors alhora. Els darrers anys, la computació quàntica ha començat a sortir del marc teòric per esdevenir una realitat pràctica. Gràcies a la superposició simultània de tots els cúbits combinats, s'aconsegueix una capacitat de representació d'informació molt més gran. A més, el fenomen de l'entrellaçament quàntic permet realitzar operacions en paral·lel o de manera simultània, cosa que representa un canvi radical respecte a la computació tradicional.

Les idees fonamentals d'aquest tipus de computació van sorgir en la ment del físic nord-americà Paul Benioff, que treballava al Laboratori Nacional Argonne, a Illinois (Estats Units). Benioff es va basar en la màquina creada per Alan Turing, considerat el pare de la ciència de la computació i precursor de la informàtica moderna. En els darrers anys, la computació quàntica ha començat a sortir del marc teòric per convertir-se en una realitat pràctica.

Benvinguts a la nau Enterprise

En els episodis clàssics d'Star Trek, a finals dels anys seixanta, els tripulants de la nau insígnia de la Federació utilitzaven una cabina de teletransportació per descendir als planetes habitats. Aquest sistema desintegrava la matèria en un punt per després reintegrar-la en un altre, un somni per a qualsevol viatger, ja sigui estel·lar o terrestre. Aquest invent va ser concebut per Gene Roddenberry, el creador de la sèrie, com a mesura d'estalvi. El pressupost limitat que tenia no li permetia que les naus estel·lars aterressin sobre els diferents mons als quals viatjaven.

La teletransportació és molt diferent del que mostren les pel·lícules de ciència-ficció. Els avenços aconseguits posen les bases per a un futur «internet quàntic», una xarxa ultrasegura per a comunicacions i ordinadors

Al món real, tanmateix, la teletransportació és quelcom molt diferent, si més no per ara. Tot i que no és la primera vegada que els científics aconsegueixen la teletransportació quàntica, el recent avenç d’Oxford marca la primera demostració de teletransportació de portes lògiques, els components mínims d'un algoritme. Aquest assoliment podria establir les bases per a un futur «internet quàntic», una xarxa ultrasegura per a comunicacions i ordinadors. Dougal Main, del Departament de Física de la Universitat d'Oxford i director de l'estudi, va confirmar la creació d'interaccions entre sistemes distants: «Aquest avenç ens permet “connectar” de manera efectiva diferents processadors quàntics en un sol ordinador quàntic totalment connectat».

La teletransportació va arribar més lluny a les Illes Canàries

L'any 2012, la transferència de l'estat quàntic d'una partícula d'un lloc a un altre va ser considerada una fita. Aquest experiment es va dur a terme entre les illes de Tenerife i La Palma, cobrint una distància total en línia recta de 143 km. Els resultats, obtinguts per un equip internacional de científics d'Àustria, Canadà, Alemanya i Noruega, van ser publicats a la revista Nature el setembre d’aquell any. El «viatge» es va dur a terme entre el telescopi Jacobus Kapteyn a La Palma i l'estació òptica de Terra de l'Agència Espacial Europea (ESA) a Tenerife.

Un equip internacional va aconseguir el 2012 una fita molt important a les Illes Canàries. Dues partícules, separades entre les illes de Tenerife i La Palma, compartien les mateixes propietats físiques malgrat la distància

L'equip va aconseguir entrellaçar quànticament les partícules i va comprovar que la mesura d'una propietat física en una partícula generava el mateix resultat en l'altra, independentment de la distància que les separava. Eric Wille, supervisor del projecte per a l’ESA, va explicar: «La primera teletransportació quàntica va tenir lloc en condicions de laboratori, i ara el repte ha estat mantenir l’entrellaçament entre tots dos fotons a una distància de 143 km, malgrat les pertorbacions atmosfèriques».

Aquest avenç cercava establir les bases per a una nova generació d'ordinadors ultrapoderosos i sistemes de comunicació encriptada. A més, en formar part d'un programa de l'ESA, també es pretenia demostrar que la teletransportació podria emprar-se en futures missions espacials. El que s'ha aconseguit recentment a Oxford és un reflex d’aquells primers passos.

La teletransportació quàntica: l'última frontera

En l’entrellaçament quàntic, dues partícules estan unides a través de l’espai, cosa que permet enviar informació de manera instantània. Aquestes partícules actuen com si en fossin una de sola: qualsevol canvi en una d’elles es reflecteix immediatament en l’altra.

Tot i que encara no és possible teletransportar objectes o persones, aquest fenomen continua sent fascinant. Albert Einstein el va descriure com «una esgarrifosa acció a distància». I si no, que l'hi preguntin al doctor Leonard McCoy de la nau Enterprise, que, malgrat ser un home de ciència, temia entrar a la cabina de teletransportació per por de quedar escampat en la immensitat de l'espai. Sens dubte, ens trobem als inicis del viatge cap a l’última frontera de la computació.

Tot i que encara no és possible teletransportar objectes o persones, aquest fenomen continua sent fascinant. En l’entrellaçament quàntic, dues partícules estan unides a través de l’espai, cosa que permet enviar informació de manera instantània. Aquestes partícules actuen com si en fossin una de sola: qualsevol canvi en una d’elles es reflecteix immediatament en l’altra

Els ordinadors quàntics encara estan lluny d’arribar a les llars, ja que la seva utilitat actual se centra en sectors com la recerca científica i l'optimització industrial. Segons Juan Ignacio Cirac, físic expert en computació quàntica, «aquest tipus d'ordinadors seran útils per a sectors específics, com el financer o el desenvolupament de nous materials, però no per a un usuari mitjà». A més, alguns experts estimen que podrien passar entre quaranta i cinquanta anys abans que aquesta tecnologia sigui accessible per a l’ús domèstic, a causa dels enormes desafiaments tècnics i econòmics que encara s’han de superar.