A tiny chip could revolutionize quantum computing in the future/Un diminuto chip podría revolucionar la computación cuántica en el futuro
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As you all know, a qubit is the basic unit of information in quantum computing, something analogous to the classic bit (0 or 1), but thanks to superposition it can be 0, 1, or a combination of both simultaneously. Of the multiple ways that exist to "manufacture" these qubits, the most used is "trapped ions." In this technology, the qubit is an ion (charged atom) suspended in a vacuum by electric and sometimes magnetic fields in a Paul or Penning trap. The states are internal levels of the ion and are manipulated with lasers or microwaves and read by measuring fluorescence.
Como todos sabéis, un qubit es la unidad básica de información en la computación cuántica, algo análogo al bit clásico (0 o 1), pero que gracias a la superposición puede ser 0, 1, o una combinación de ambos simultáneamente. De las múltiples formas que existen para "fabricar" estos qubits, la más utilizada es la de "iones atrapados". En esta técnología el cúbit es un ion (átomo cargado) suspendido en el vacío mediante campos eléctricos y, a veces, magnéticos en una trampa de Paul o Penning. Los estados son niveles internos del ion y se manipulan con láseres o microondas y se leen midiendo fluorescencia.
Trapped ion or atom quantum computers require dozens of very stable lasers and bulky modulators to direct pulses to each qubit; This takes up huge optical tables and consumes a lot of power. The new chip does the same job while taking up much less space and using about 80 times less microwave power than typical commercial modulators, reducing heat and consumption. By being able to pack many optical channels onto a single chip, it is easier to simultaneously control huge numbers of qubits, a key bottleneck for scaling quantum computing.
Los ordenadores cuánticos de iones o átomos atrapados necesitan decenas de láseres muy estables y moduladores voluminosos para dirigir pulsos a cada qubit; esto ocupa mesas ópticas enormes y consume mucha energía. El nuevo chip hace el mismo trabajo ocupando muchísimo menos espacio y usando unas 80 veces menos potencia de microondas que los moduladores comerciales típicos, reduciendo calor y consumo. Al poder empaquetar muchos canales ópticos en un solo chip, se facilita el control simultáneo de enormes números de qubits, un cuello de botella clave para escalar la computación cuántica.
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In reality, it is not a chip as such but a new type of optical phase modulator integrated on a chip, designed at the University of Colorado Boulder to control with extreme precision the laser light that drives large quantum computers based on trapped atoms. It is not a “quantum computer on a chip,” but rather a key piece of infrastructure that makes it much easier to scale these systems to hundreds of thousands or millions of qubits. It is a photonic device on a silicon chip, almost 100 times thinner than the width of a human hair.
En realidad no se trata de un chip como tal sino de un nuevo tipo de modulador óptico de fase integrado en un chip, diseñado en la Universidad de Colorado Boulder para controlar con extrema precisión la luz láser que maneja grandes computadoras cuánticas basadas en átomos atrapados. No es un “ordenador cuántico en un chip”, sino una pieza clave de infraestructura que hace mucho más fácil escalar estos sistemas a cientos de miles o millones de qubits. Es un dispositivo fotónico en un chip de silicio, casi 100 veces más fino que el ancho de un cabello humano.
It works as a phase modulator: it adjusts the frequency and phase of the laser light that controls ions or neutral atoms used as qubits. It is manufactured with CMOS-type technologies, which allows many identical devices to be produced massively and cheaply, something crucial for large quantum systems. The modulator uses an integrated optical waveguide that the laser travels through; Microwave signals applied to the chip change the local refractive index and thus the phase/frequency of the light (phase modulation).
Funciona como un modulador de fase: ajusta la frecuencia y la fase de la luz láser que controla iones o átomos neutros usados como qubits. Está fabricado con tecnologías tipo CMOS, lo que permite producir muchos dispositivos idénticos de forma masiva y barata, algo crucial para sistemas cuánticos grandes. El modulador usa una guía de onda óptica integrada por la que viaja el láser; señales de microondas aplicadas al chip cambian el índice de refracción local y, con ello, la fase/frecuencia de la luz (modulación de fase).
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The way it will be able to revolutionize the future is that it allows us to move from laboratories full of volumetric optics to compact photonic modules, more similar to electronic cards, a necessary step for industrial and commercial quantum machines. Its design compatible with standard microelectronics processes opens the door to quantum photonic chips with thousands or millions of control channels, analogous to how integrated transistors enabled classical microprocessors.
La forma en que podrá revolucionar el futuro es que permite pasar de laboratorios llenos de óptica volumétrica a módulos fotónicos compactos, más parecidos a tarjetas electrónicas, un paso necesario para que haya máquinas cuánticas industriales y comerciales. Su diseño compatible con procesos estándar de microelectrónica abre la puerta a chips fotónicos cuánticos con miles o millones de canales de control, análogo a cómo los transistores integrados permitieron los microprocesadores clásicos.
The team already plans to integrate other photonic functions (frequency generation, filtering, pulse formation) on the same chip and test it within next-generation ion and neutral atom quantum computers. This does not mean that we are going to see real quantum computers working in the short term, quantum computing requires much more advanced technology, but there is no doubt that this is a very important step to be able to handle in the future the millions of qubits necessary to create a really useful application.
El equipo ya planea integrar en el mismo chip otras funciones fotónicas (generación de frecuencia, filtrado, formación de pulsos) y probarlo dentro de ordenadores cuánticos de iones y átomos neutros de última generación. Esto no quiere decir que vayamos a ver ordenadores cuánticos reales funcionando a corto plazo, la computación cuántica requiere mucha más tecnología avanzada, pero no cabe duda de que este es un paso muy importante para poder manejar en un futuro los millones de qubits necesarios para crear una aplicación realmente útil.
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https://www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251226045341.htm