Un equipo de científicos de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) ha creado el primer sistema operativo para redes cuánticas.
El principal problema de los ordenadores cuánticos es que funcionan sobre bases diferentes. Algunos utilizan iones atrapados, otros diamantes con defectos y otros —circuitos superconductores. Cada sistema requiere sus propios protocolos de comunicación. Hasta ahora, los intentos de combinar ordenadores cuánticos de distintos tipos en una sola red tuvo un éxito limitado.
«El objetivo de nuestra investigación es poner la tecnología de redes cuánticas al alcance de todos. Con QNodeOS estamos dando un gran paso adelante. Por primera vez, estamos facilitando la programación y ejecución de aplicaciones en una red cuántica Nuestro trabajo también crea una base que abre nuevas áreas de investigación en informática cuántica», — afirma el jefe del equipo de investigación, el profesor de QuTech Quantum Informatics, Stephanie Wehner.
QNodeOS es capaz de trabajar con cualquier tipo de ordenador cuántico, independientemente de sus características de diseño y del tipo de qubits utilizados. El sistema consigue procesa ambas señales cuánticas, y los comandos clásicos que controlan los dispositivos.
El mayor reto era integrar este sistema operativo para cumplir los requisitos de las redes cuánticas. A diferencia de los ordenadores cuánticos, que realizan una tarea específica, las aplicaciones de las redes cuánticas se ejecutan de forma independiente en distintos nodos de la red, de forma similar a las aplicaciones cliente de los smartphones y los servidores en la nube. Estas aplicaciones se coordinan mediante mensajería y entrelazamiento cuántico, un tipo especial de comunicación que potencia este tipo de redes.
Los científicos probaron la eficacia de su sistema operativo conectándolo a un ordenador cuántico mediante diamantes con defectos — con vacantes sustituidas por nitrógeno, y puede funcionar incluso a temperatura ambiente, y a un ordenador que funcione con iones iterbio, que son capturados y retenidos en trampas electromagnéticas.
QNodeOS con éxito hizo los cálculos a distancia, de forma similar a la computación en nube de los servidores clásicos, y también sincronizó entre sí dos tipos diferentes de ordenadores cuánticos. Esto demostró que el sistema puede gestionar la multitarea, un requisito clave para las redes escalables.
El siguiente paso será el acceso abierto a los componentes tecnológicos del sistema. Por ejemplo, QNodeOS se integrará en Quantum Network Explorer, un prototipo de Internet cuántica de QuTech. Se necesitan más experimentos con QNodeOS, como utilizar más ordenadores cuánticos de distintos tipos y aumentar la distancia entre ellos.
Los investigadores subrayan que La arquitectura puede mejorarse colocando la CNPU y la QNPU en la misma placa base para evitar retrasos de milisegundos en su comunicación, en lugar de depender de dos placas separadas. Los científicos tendrán que desarrollar protocolos para la transmisión de datos a larga distancia, métodos de corrección de errores e interfaces de usuario.
Los resultados del estudio se publican en la revista Nature
Fuente: LiveScience
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