El laboratorio de Roee Ozeri en Weizmann presenta un procesador de 20 qubits con iones atrapados, superando en estabilidad a sistemas superconductores en 2024.
Avance cuántico israelí con iones atrapados en 2024
En 2024, el laboratorio del Prof. Roee Ozeri en el Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovot, Israel, presentó un procesador cuántico de 20 qubits basado en iones atrapados. Este sistema alcanzó una fidelidad de compuertas del 99.9%, según un estudio publicado en Quantum Science and Technology. El procesador supera en estabilidad a los sistemas superconductores, como los desarrollados por Google y IBM, debido a su menor sensibilidad al ruido ambiental. Este avance posiciona a Israel como un actor clave en la carrera global por la supremacía cuántica.
El procesador utiliza iones de estroncio atrapados en campos electromagnéticos, enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto mediante láseres. Cada ion representa un qubit, capaz de estar en superposición, lo que permite realizar cálculos paralelos complejos. El equipo de Ozeri, que incluye a los investigadores Yotam Shapira y Nitzan Akerman, implementó dos innovaciones: un sistema de corrección de errores dinámico y un diseño de trampas de iones que reduce las interferencias magnéticas. Estas mejoras aseguran una mayor coherencia cuántica, esencial para aplicaciones prácticas.
El proyecto recibe financiamiento del gobierno israelí a través de la Autoridad de Innovación de Israel y el Ministerio de Defensa, con una inversión de 200 millones de shekels (aproximadamente 62 millones de dólares) anunciada en febrero de 2024. El objetivo es escalar el procesador a 50 qubits para 2026, lo que permitiría demostrar la ventaja cuántica, un hito alcanzado solo por Google y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. El equipo planea nombrar al nuevo sistema WeizQC, en homenaje al WEIZAC, la primera computadora de Israel construida en el Weizmann en 1955.
El procesador de 20 qubits ya ejecuta algoritmos avanzados para optimización logística y simulaciones de física de partículas, áreas críticas para la industria y la seguridad. A diferencia de los sistemas superconductores, que requieren entornos criogénicos costosos, los iones atrapados ofrecen una vía más escalable y robusta, según Ozeri. “Nuestra tecnología aprovecha la precisión de los iones para superar limitaciones de los competidores globales”, afirmó en una entrevista con The Times of Israel.
Datos clave del procesador cuántico de Israel
- Fidelidad de compuertas: 99.9%, superando a sistemas superconductores.
- Tecnología: Iones de estroncio atrapados en campos electromagnéticos.
- Inversión: 200 millones de shekels del gobierno israelí.
- Meta: Escalar a 50 qubits para 2026, demostrando ventaja cuántica.
- Aplicaciones: Optimización, simulaciones físicas y criptografía.
Innovaciones y aplicaciones del procesador de 20 qubits
El sistema de iones atrapados desarrollado por el equipo de Ozeri destaca por su capacidad para mantener la coherencia cuántica durante períodos prolongados. Esto se logra mediante un sistema de trampas de iones dentro de una cámara de vacío, protegida por un contenedor metálico que bloquea el ruido magnético. Los láseres controlan los estados de los qubits con precisión, permitiendo operaciones como puertas lógicas cuánticas y entrelazamiento de qubits. Estas características hacen que el procesador sea ideal para resolver problemas intratables para las computadoras clásicas.
Entre las aplicaciones prácticas, el procesador optimiza sistemas complejos, como la gestión de tráfico y cadenas de suministro, sectores estratégicos para la economía israelí. También simula interacciones cuánticas en materiales, lo que acelera el desarrollo de nuevos fármacos y tecnologías energéticas. En el ámbito de la seguridad, el sistema tiene potencial para fortalecer la criptografía, un área de interés para el Ministerio de Defensa. “Israel está construyendo una base tecnológica que protegerá nuestros intereses estratégicos”, declaró un portavoz del ministerio.
El trabajo de Ozeri se basa en 15 años de investigación en computación cuántica, iniciada tras su posdoctorado con el Premio Nobel David Wineland en Estados Unidos. Desde 2007, su laboratorio en el Weizmann ha desarrollado componentes clave, como trampas de iones y sistemas de enfriamiento láser. El procesador de 20 qubits es una evolución del sistema de 5 qubits presentado en 2022, que marcó la entrada de Israel al exclusivo club de países con computadoras cuánticas operativas.
El equipo colabora con instituciones internacionales, como el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de Oxford, para refinar la tecnología. Además, empresas como Quantum Machines, una startup israelí, integran los avances del Weizmann en soluciones comerciales. Esta sinergia entre academia e industria fortalece el ecosistema tecnológico de Israel, que ya lidera en campos como ciberseguridad y inteligencia artificial.
Contexto global y liderazgo tecnológico de Israel
La carrera por la computación cuántica involucra a potencias como Estados Unidos, China y la Unión Europea, que invierten miles de millones en programas estratégicos. Google alcanzó la ventaja cuántica en 2019 con un procesador de 54 qubits, mientras que China lo logró en 2020 con un sistema de 66 qubits. Sin embargo, los sistemas de iones atrapados, como el de Weizmann, ofrecen ventajas en estabilidad y escalabilidad, según un informe de Nature Quantum Information.
El procesador de 20 qubits coloca a Israel en una posición competitiva, especialmente en aplicaciones prácticas. A diferencia de los sistemas superconductores, que enfrentan desafíos de costos y complejidad, los iones atrapados requieren infraestructura más accesible. Esto permite a Israel avanzar rápidamente, a pesar de su menor presupuesto comparado con gigantes tecnológicos. “Nuestra fortaleza radica en la innovación y la agilidad”, afirmó Ozeri en PRX Quantum.
El apoyo gubernamental es crucial para el proyecto. En 2024, la Autoridad de Innovación de Israel lanzó un programa para integrar la computación cuántica en la industria, con un enfoque en startups y universidades. El Ministerio de Defensa también prioriza la tecnología cuántica para aplicaciones militares, como la detección de amenazas y la protección de datos. Esta estrategia alinea los avances científicos con los intereses nacionales.
El procesador de 20 qubits es un paso hacia la meta de WeizQC, que buscará competir con los sistemas más avanzados del mundo. Con una base sólida en investigación y un ecosistema tecnológico robusto, Israel consolida su rol como líder en la próxima revolución tecnológica. El trabajo del Instituto Weizmann demuestra que la innovación israelí puede superar las expectativas globales, incluso en un campo tan competitivo como la computación cuántica.