La computación cuántica suena a ciencia ficción para muchas personas, pero es uno de los campos tecnológicos más prometedores del siglo XXI. Aunque aún está en desarrollo, ya se están dando pasos importantes hacia ordenadores que puedan resolver problemas imposibles para los ordenadores actuales. Hasta ahora, todo giraba en torno a una unidad básica llamada qubit, pero nuevos avances sugieren que podríamos necesitar mirar más allá. Es el momento de hablar de los qutrits y ququarts.
¿Qué es un qubit y por qué es importante?
En los ordenadores que usamos cada día, la información se guarda en bits, que pueden valer 0 o 1. Pero en los ordenadores cuánticos, se usan qubits, que pueden estar en 0, 1 o en una mezcla de ambos al mismo tiempo. Esta propiedad, llamada superposición, permite que los ordenadores cuánticos puedan hacer muchos cálculos a la vez, en lugar de uno tras otro.
Gracias a los qubits, se pueden resolver ciertos problemas de forma mucho más rápida que con cualquier ordenador tradicional. Pero hay un problema: los qubits son muy delicados. Se “descomponen” fácilmente si hay ruido, calor, o cualquier interferencia externa. Por eso, los investigadores están buscando maneras de hacerlos más estables… o incluso reemplazarlos por algo mejor.
¿Qué son los qutrits y los ququarts?
Imagina que en vez de tener solo dos estados posibles (0 y 1), tienes tres. Eso es un qutrit. Y si tienes cuatro estados, tienes un ququart. Estos nuevos “bloques de construcción” cuánticos pertenecen a una familia más amplia llamada qudits, que pueden tener más de dos estados posibles.
| Tipo | Número de estados posibles |
|---|---|
| Qubit | 2 ( |
| Qutrit | 3 ( |
| Ququart | 4 ( |
| Qudit (general) | d estados |
Cuantos más estados tenga una unidad cuántica, más información puede guardar y procesar. Así que, en teoría, un ordenador cuántico con qutrits o ququarts podría ser más potente y necesitar menos componentes que uno hecho solo con qubits.
¿Por qué no se han usado antes?
Aunque la idea suena muy bien, no es tan fácil de poner en práctica. Estos sistemas más complejos presentan tres grandes retos:
- Son difíciles de construir: muchos dispositivos cuánticos actuales solo están preparados para manejar dos estados (los del qubit).
- Son más frágiles: al tener más niveles, es más fácil que se estropeen o pierdan la información.
- Son complicados de programar: todo el software y los algoritmos están pensados para qubits. Usar qudits requiere cambiar muchas cosas.
El gran avance: aprender a corregir errores en qutrits y ququarts
Un equipo de investigadores publicó en la revista Nature un estudio en el que consiguieron usar qutrits y ququarts reales en un experimento, y aplicarles corrección de errores. Esto es clave, porque en computación cuántica, corregir errores es uno de los mayores desafíos.
Utilizaron un sistema llamado transmon, un tipo de circuito cuántico muy usado, acoplado a una cavidad de microondas que podía mantener varios “modos” de vibración. Con esto lograron crear estados cuánticos con 3 y 4 niveles.
Y lo mejor: cuando aplicaron corrección de errores, los resultados mejoraron mucho.
- Un qutrit con corrección duró tanto tiempo como un qubit sin corrección.
- Un ququart corregido fue incluso mejor que un qutrit no corregido.
Esto demuestra que es posible hacer que los qudits funcionen bien, si se diseñan y se controlan de forma adecuada.
¿Qué ventajas tendrían estos sistemas?
Si se logra controlar qutrits y ququarts a gran escala, las ventajas podrían ser enormes:
✅ Más información en menos espacio: se podrían hacer ordenadores cuánticos más pequeños y potentes.
✅ Menos componentes: para una misma tarea, podrían necesitarse menos “unidades cuánticas”.
✅ Ahorro de energía: menos elementos físicos significa menos consumo.
✅ Nuevos algoritmos más eficientes: algunos cálculos podrían hacerse mejor usando más de dos estados.
✅ Mejores sistemas de seguridad: en criptografía cuántica, usar más niveles puede hacer más difícil interceptar la información.
¿Y esto es solo para científicos?
No. Aunque hoy en día estas investigaciones ocurren en laboratorios, sus resultados nos afectarán a todos en los próximos años. Al igual que Internet, los móviles o la inteligencia artificial, la computación cuántica transformará cómo resolvemos problemas científicos, médicos, financieros o de energía.
Cuanto antes se logre construir un ordenador cuántico estable, más cerca estaremos de:
- Diseñar medicamentos con mayor precisión.
- Optimizar rutas logísticas y cadenas de suministro.
- Hacer predicciones meteorológicas más exactas.
- Resolver problemas matemáticos imposibles hoy en día.
Conclusión: pequeños pasos hacia un gran salto
Los qutrits y ququarts no son solo palabras extrañas. Representan un nuevo camino en la evolución de la computación cuántica. Aunque todavía hay muchos retos, los avances recientes nos muestran que ir más allá del qubit no solo es posible, sino necesario.
Como ocurre muchas veces en la ciencia, la clave no es reemplazar lo que ya tenemos, sino ampliar las posibilidades. Y en el caso de los ordenadores cuánticos, cada nuevo nivel cuenta.
