Un revolucionario motor térmico cuántico acerca un paso más a las computadoras cuánticas más grandes

Un motor térmico cuántico a microescala que convierte la energía térmica en trabajo útil a temperaturas cercanas a cero ha allanado el camino para la creación de una computadora cuántica más eficiente.

Los científicos de la Universidad de Aalto han desarrollado la primera máquina capaz de realizar un ciclo cuántico completo dentro de un circuito superconductor. La máquina completa mide menos que un grano de arena. El bit cuántico, que es un portador de información cuántica, se utiliza como componente del motor.

El profesor Mikko Möttönen, de la Academia de Ciencias, lideró el proyecto, que fue publicado en Nature Communications. La máquina utiliza el mismo principio básico que los motores de los automóviles y las centrales eléctricas. Estas máquinas generan trabajo mediante el intercambio de energía entre ambientes cálidos y fríos.

La máquina desarrollada por Aalto lo hace mediante un chip microscópico donde la física cuántica rige el comportamiento de energías minúsculas.

Los investigadores utilizan un refrigerador para calentar y enfriar el cúbit

El motor contiene un cúbit transmon sintonizable por flujo, conectado a un resonador y a un refrigerador de circuito cuántico. Los transmones ya son comunes en las computadoras cuánticas.

Los ingenieros utilizan señales de microondas para controlarlos mientras almacenan y procesan información cuántica. En este caso, el transmon reemplazó el gas que normalmente serviría como material de trabajo dentro de un motor estándar.

El refrigerador realizaba dos tareas opuestas. Los motores térmicos convencionales suelen depender de fuentes de calor y frío independientes. El equipo de Aalto modificó la configuración de uno de los dispositivos para que pudiera calentar el cúbit durante una parte del proceso y enfriarlo durante otra. Los investigadores también cambiaron el nivel de energía del cúbit en momentos cuidadosamente seleccionados.

Esa secuencia completó las cuatro partes de un ciclo Otto cuántico. Los motores de gasolina utilizan el ciclo Otto ordinario mediante la compresión y expansión del combustible y el aire dentro de los cilindros.

La nueva máquina no tenía gas comprimido. Un solo cúbit intercambiaba cantidades extremadamente pequeñas de energía dentro de un circuito mantenido a temperaturas criogénicas.

El autor principal del estudio, Tuomas Uusnäkki, explicó la configuración. «En nuestro experimento, construimos un motor térmico nanofabricado utilizando circuitos superconductores y lo operamos en un criostato cerca del cero absoluto. Su componente principal es un cúbit transmon, uno de los bloques de construcción básicos de las tecnologías cuánticas modernas», dijo Tuomas.

Los desarrolladores Bitcoin traccómo los algoritmos cuánticos podrían afectar la seguridad de la red

La computación cuántica también es relevante para Bitcoin, aunque la cuestión de la seguridad es independiente del motor térmico. Satoshi Nakamoto nunca consideró la fuerza bruta classiccomo un peligro práctico, y eso sigue siendo cierto. El problema cuántico tiene dos partes. Una se refiere al hash, mientras que la otra se refiere a las firmas digitales.

El algoritmo de Grover puede acelerar las búsquedas entre las posibles respuestas. Si se utiliza contra SHA-256, reduciría la protección efectiva del sistema de 256 bits a aproximadamente 128 bits.

Ese nivel está muy por encima de las capacidades de las máquinas disponibles actualmente. Los investigadores afirman que un atacante necesitaría hardware cuántico mucho más potente que cualquier cosa que exista en la actualidad.

El algoritmo de Shor plantea una mayor preocupación porque ataca las firmas en lugar de los hashes. Una computadora cuántica lo suficientemente potente podría calcular una clave privada a partir de una clave pública ya expuesta en la curva elíptica utilizada por Bitcoin (BTC).

Aproximadamente 7 millones Bitcoin, cerca del 35% del suministro total, se encuentran en direcciones con claves públicas visibles. Estos fondos podrían volverse vulnerables si alguna vez se construye el hardware necesario.

La división de IA cuántica de Google, perteneciente a Alphabet Inc. (NASDAQ: GOOGL), reveló en 2026 un estudio que redujo la cantidad proyectada de cúbits físicos necesarios para descifrar la curva de Bitcoina alrededor de 500.000. Las computadoras cuánticas actuales generalmente no tienen más de 1.000 a 1.500 cúbits.

Los investigadores prevén una amenaza real entre 2029 y 2035, basándose en los avances en la corrección de errores.

Satoshi abordó la seguridad del hash en varias ocasiones durante 2010, incluyendo la posibilidad de una colisión parcial de SHA-256. Su respuesta propuesta se mantuvo invariable: los desarrolladores deben garantizar primero la seguridad de la cadena de bloques y, posteriormente, reemplazar la función comprometida.

Las actualizaciones posteriores de Bitcoin no afectaron la función hash utilizada en la red. Segregated Witness se introdujo en 2017, mientras que Taproot se introdujo en 2021.

La resistencia cuántica comenzó a convertirse en un tema importante entre los desarrolladores alrededor de 2020 gracias a un mayor conocimiento sobre los algoritmos de Grover y Shor.