La tecnología quantum photonics está ganando protagonismo en el desarrollo de computadoras cuánticas, especialmente en la transferencia de qubits mediante haces de luz. Esta técnica presenta ventajas significativas frente a métodos tradicionales, y dos compañías destacadas, Xanadu y PsiQuantum, están a la vanguardia, mostrando diferentes enfoques para superar los desafíos técnicos inherentes a esta tecnología.
Quantum photonics utiliza los fotones, las partículas elementales de luz, para codificar y manipular qubits. A diferencia de otras tecnologías cuánticas basadas en materiales como superconductores o iones atrapados, la fotónica cuántica aprovecha la capacidad de los fotones para transmitirse a largas distancias con mínima interferencia y a temperatura ambiente, facilitando la escalabilidad y reduciendo costes operativos.
Principios y enfoques de la fotónica cuántica
El fundamento de quantum photonics reside en tratar la luz no como un haz continuo, sino como partículas individuales, los fotones, que pueden ser controlados para procesar información cuántica. Estos fotones pueden ser manipulados mediante propiedades como la polarización, la fase y el camino que recorren a través de guías de onda.
Xanadu y PsiQuantum representan dos escuelas distintas dentro de esta tecnología. PsiQuantum emplea una codificación dual-rail, donde la información se representa en la elección de un fotón entre dos caminos posibles. Este método se apoya en la fabricación con tecnología de silicio y apunta a crear sistemas con un millón o más de qubits lógicos para 2027-2029.
Por otro lado, Xanadu utiliza una codificación de variables continuas, basándose en el campo electromagnético del fotón y propiedades como la amplitud y la fase. Gracias a esta aproximación, Xanadu logra una tolerancia mayor a la pérdida de fotones, lo que facilita su integración y avances en la corrección de errores.
Avances y retos tecnológicos de Xanadu
Desde su fundación en 2016 en Toronto, Xanadu ha centrado sus esfuerzos en construir un centro de datos cuántico fotónico tolerante a fallos. Sus hitos incluyen el chip X8 de ocho qubits y el procesador Borealis, que en 2022 demostró ventaja cuántica en la tarea específica de Gaussian Boson Sampling.
Más recientemente, el sistema Aurora ha reunido múltiples chipsets integrados, conectados mediante fibra óptica, para avanzar en la arquitectura modular que caracteriza su visión de futuro. Xanadu ha optimizado procesos con socios como HyperLight y DISCO Corporation para disminuir pérdidas ópticas y mejorar la calidad de generación de fotones.
Su objetivo es alcanzar alrededor de 1.000 qubits lógicos para 2029, un avance que exige superar todavía los principales retos relacionados con la calidad del estado cuántico generado y la corrección de errores continuos propios de su metodología.
La apuesta industrial de PsiQuantum
PsiQuantum, con sede en California, adopta una estrategia orientada a la producción industrial a gran escala. Su enfoque se basa en la fabricación fotónica en silicio compatible con procesos CMOS, apoyándose en la experiencia y las infraestructuras del sector semiconductor.
La compañía ha consolidado alianzas estratégicas con fabricantes como GlobalFoundries y ha invertido en la construcción de instalaciones punteras para la producción y ensamblaje de sus dispositivos, entre ellos la planta en Brisbane. Su meta es construir un ordenador cuántico con más de un millón de qubits para 2027-2029, superando los límites actuales, aunque la eficiencia en la generación y detección de fotones sigue siendo un desafío.
PsiQuantum ha demostrado avances en redes cuánticas, logrando la teleportación cuántica de qubits con alta fidelidad a distancias relevantes, lo que es crucial para la conectividad y escalabilidad del quantum photonics.
Doble vía hacia la computación cuántica fotónica
Aunque los enfoques de Xanadu y PsiQuantum difieren sustancialmente, ambos comparten la premisa de que la computación basada en fotones es una vía prometedora para alcanzar máquinas cuánticas de gran escala y tolerantes a errores. Ello se sustenta en la menor susceptibilidad de los fotones a interferencias ambientales y la posibilidad de fabricar dispositivos con tecnologías industriales consolidadas.
Sin embargo, los problemas de pérdidas de fotones, limitaciones en fuentes y detectores, y la corrección de errores específicos a cada aproximación siguen siendo obstáculos de primer orden.
Estos avances no solo constituyen un progreso tecnológico, sino que sientan las bases hacia el desarrollo del futuro internet cuántico, donde la comunicación, el procesamiento y la seguridad de la información se transformarán gracias a la fotónica cuántica.
El impacto de estas innovaciones podría abrir nuevas aplicaciones en simulaciones químicas, optimización avanzada y diagnósticos médicos, como ha demostrado Xanadu en el terreno de la terapia fotodinámica contra el cáncer y en colaboración con empresas farmacéuticas.
El compromiso de inversión y el apoyo institucional son cruciales para que estas propuestas maduren. La ciencia y la ingeniería detrás del quantum photonics todavía requieren profesionales extraordinariamente cualificados y fondos significativos. Por ello, la hoja de ruta tecnológica de ambas compañías, aunque prometedora, sigue siendo una apuesta a largo plazo dentro del panorama de la computación cuántica.
