TECNOLOGÍA. Una revolución cuántica: científicos logran implementar una puerta lógica universal en un sistema atómico

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Impresión artística de la puerta lógica entrelazada construida por científicos cuánticos de la Universidad de Sídney. Fuente: Emma Hyde/Universidad de Sídney

 Los físicos de la Universidad de Sydney han logrado un gran avance en la computación cuántica al crear una puerta lógica universal dentro de un solo átomo .

26 agosto 2025.- Investigadores de la Universidad de Sídney han alcanzado un hito en la computación cuántica al demostrar, por primera vez, la implementación de un conjunto completo de puertas lógicas universales dentro de un solo átomo. El avance, publicado en Nature Physics, utiliza el llamado código Gottesman–Kitaev–Preskill (GKP) para codificar qubits lógicos en los modos de vibración de un ion atrapado, lo que permite realizar operaciones cuánticas con alta fidelidad y eficiencia energética.

Utilizando un potente sistema de corrección de errores conocido como el código Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), a menudo llamado la «Piedra Rosetta» de la computación cuántica, lograron entrelazar las vibraciones de un ion atrapado. Este logro reduce drásticamente la cantidad de cúbits físicos necesarios, superando uno de los mayores obstáculos para el escalado de las computadoras cuánticas y acercando las máquinas cuánticas prácticas a gran escala a la realidad.

¿Qué significa esto?

En la computación cuántica, los qubits —la unidad básica de información— son extremadamente sensibles al ruido y requieren complejos esquemas de corrección de errores. El código GKP permite codificar un qubit lógico dentro de un oscilador armónico, como el movimiento vibracional de un átomo, reduciendo la necesidad de múltiples qubits físicos para proteger la información.

El equipo logró aplicar un conjunto universal de puertas lógicas —incluyendo rotaciones y operaciones de entrelazamiento— directamente sobre estos qubits GKP, preservando su estructura energética y evitando distorsiones que suelen introducir errores. Esto se hizo mediante una estrategia de control óptimo que modula la interacción entre el espín del ion y sus modos bosónicos.

¿Cómo lo hicieron?

Utilizando un ion de ytterbio (^171Yb⁺) confinado en una trampa de Paul, los científicos manipularon sus modos de vibración radial con pulsos láser cuidadosamente diseñados. Estas interacciones permitieron implementar operaciones cuánticas deterministas y coherentes, como la puerta control-Z (Cᴢᴸ) y la generación directa de estados entrelazados tipo Bell, todo dentro de un solo átomo.

Los resultados muestran fidelidades superiores al 94% en puertas de un solo qubit y del 73% en puertas de dos qubits, cifras que se consideran muy prometedoras en el campo.

¿Por qué es importante?

Este avance representa un paso crucial hacia la construcción de ordenadores cuánticos escalables y tolerantes a errores. Al reducir la complejidad física y aumentar la eficiencia del hardware, se abre la posibilidad de desarrollar sistemas más compactos y robustos, compatibles con arquitecturas existentes como trampas de iones, cavidades ópticas y redes distribuidas.

Esta investigación representa una demostración importante de que las puertas lógicas cuánticas pueden desarrollarse con un número físico reducido de qubits, aumentando su eficiencia.

Además, el método puede adaptarse a otros códigos bosónicos y plataformas, lo que lo convierte en una herramienta versátil para el futuro de la computación cuántica.

Puedes consultar el estudio completo en .