Qubits Fotónicos 2026: PsiQuantum y Xanadu Explicados

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📅 Última actualización: marzo de 2026. Contenido revisado y verificado.

La tercera vía: por qué la luz podría ser la respuesta

Mientras la mayor parte de la atención mediática se centra en la rivalidad entre IBM, Google y Microsoft con sus qubits superconductores y topológicos, y empresas como IonQ y Quantinuum impulsan los iones atrapados, existe un tercer enfoque que algunos consideran el más prometedor a largo plazo: utilizar la luz misma como medio de computación cuántica.

La idea tiene una elegancia natural. Los fotones, las partículas que constituyen la luz, son intrínsecamente cuánticos. Exhiben superposición y entrelazamiento de forma natural, viajan a la velocidad de la luz, y son extraordinariamente resistentes a la decoherencia porque no interactúan fácilmente con el entorno. Además, toda la infraestructura de telecomunicaciones del mundo está construida sobre fibra óptica, lo que convierte a los fotones en los candidatos naturales para las redes cuánticas del futuro.

PsiQuantum, fundada en 2016 por Jeremy O’Brien, profesor de la Universidad de Bristol y uno de los pioneros mundiales de la fotónica cuántica, ha apostado todo a esta visión. Con más de setecientos millones de dólares recaudados, es una de las startups cuánticas mejor financiadas del mundo, y su tesis es radical: los qubits fotónicos son el único camino viable para construir un ordenador cuántico con millones de qubits, porque son los únicos que pueden fabricarse usando fábricas de semiconductores convencionales.

Xanadu, desde Toronto, toma un camino ligeramente diferente pero igualmente ambicioso. Utilizando estados de luz comprimida, llamados squeezed states, han construido una plataforma que ya ha demostrado ventaja cuántica en tareas específicas y están escalando hacia procesadores fotónicos programables de uso general.

Cómo funciona un qubit fotónico

Un qubit fotónico codifica información cuántica en alguna propiedad de un fotón individual o de un estado de luz. A diferencia de un qubit superconductor, que es un circuito fijo en un chip, o un ion atrapado que permanece confinado en una trampa, un fotón se mueve constantemente a la velocidad de la luz. El cálculo cuántico se realiza mientras el fotón viaja a través de un circuito óptico compuesto por espejos, divisores de haz, desfasadores y detectores.

La propiedad más utilizada para codificar información es la polarización del fotón. Un fotón puede estar polarizado horizontalmente, representando el estado cero, verticalmente, representando el estado uno, o en cualquier superposición de ambos. Placas de onda y polarizadores actúan como puertas cuánticas de un solo qubit, rotando la polarización de forma controlada.

Otra codificación popular es la de camino dual-rail, donde el qubit se codifica en cuál de dos guías de onda viaja el fotón. Si el fotón está en la guía superior, es cero; si está en la inferior, es uno; y si está en superposición de ambas guías, está en un estado de superposición cuántica. Los divisores de haz actúan como puertas Hadamard y los desfasadores como rotaciones de fase.

La ventaja de los fotones es que las puertas de un solo qubit son trivialmente fáciles de implementar y tienen fidelidades extremadamente altas. Un desfasador o un divisor de haz pueden ejecutar puertas con errores inferiores al cero coma cero uno por ciento, superando con creces a cualquier otra plataforma. El problema, como veremos, está en las puertas de dos qubits.

Codificaciones fotónicas: polarización, camino y modos squeezed

La codificación en polarización es intuitiva y fue utilizada en los primeros experimentos de información cuántica fotónica, incluyendo la teleportación cuántica y la distribución de clave cuántica. Es natural para experimentos de espacio libre y comunicaciones cuánticas, pero puede ser complicada de integrar en circuitos fotónicos de silicio, donde la birrefringencia del material introduce errores.

La codificación dual-rail o de camino es la más utilizada en fotónica integrada. Cada qubit ocupa dos guías de onda adyacentes en un chip de silicio, y las puertas se implementan mediante acopladores direccionales y calentadores que modifican el índice de refracción local. Esta codificación se integra naturalmente con la tecnología de fotónica sobre silicio que la industria de telecomunicaciones ha perfeccionado durante décadas.

Xanadu utiliza un enfoque más exótico basado en variables continuas, donde la información se codifica en la amplitud y fase de la cuadratura del campo electromagnético de la luz. Los estados squeezed, donde la incertidumbre en una cuadratura se reduce por debajo del límite cuántico a costa de aumentar la incertidumbre en la otra, son los recursos fundamentales de esta plataforma. Este enfoque permite generar entrelazamiento de forma determinista entre muchos modos de luz simultáneamente, una ventaja significativa para la escalabilidad.

PsiQuantum utiliza la codificación dual-rail con fotones individuales generados por fuentes de fotones únicos integradas en chips de silicio. Su enfoque se centra en la fabricación masiva de componentes fotónicos usando las mismas fábricas que producen chips electrónicos convencionales, específicamente las fundiciones de GlobalFoundries.

El problema de las puertas de dos qubits: medición y post-selección

El obstáculo fundamental de la computación cuántica fotónica es que los fotones no interactúan entre sí en el vacío. Para crear entrelazamiento entre dos qubits fotónicos, necesitas que dos fotones se influyan mutuamente, pero dos haces de luz pueden cruzarse sin afectarse en absoluto. Este es un fenómeno bien conocido: puedes cruzar dos linternas sin que sus haces interfieran.

En 2001, Knill, Laflamme y Milburn demostraron teóricamente que es posible implementar puertas de dos qubits fotónicas usando solo componentes ópticos lineales, divisores de haz y desfasadores, combinados con medición y detección de fotones auxiliares. Este resultado, conocido como KLM, fue revolucionario porque demostró que la computación cuántica fotónica universal es posible en principio.

El problema es que las puertas KLM son probabilísticas: solo funcionan una fracción del tiempo. Cuando un fotón auxiliar se detecta en el resultado correcto, la puerta ha tenido éxito y el entrelazamiento se ha creado. Cuando no, el cálculo ha fallado y hay que repetirlo. La probabilidad de éxito de una puerta individual es típicamente de entre una cuarta parte y una tercera parte, lo que significa que para circuitos con muchas puertas de dos qubits, la probabilidad de que todas tengan éxito simultáneamente cae exponencialmente.

La solución a este problema es la computación cuántica basada en medición, que cambia completamente el paradigma de cómo se ejecutan los algoritmos cuánticos en plataformas fotónicas.

Computación cuántica basada en medición: el cluster state

La computación cuántica basada en medición, propuesta por Raussendorf y Briegel en 2001, ofrece una solución elegante al problema de las puertas fotónicas probabilísticas. En lugar de aplicar una secuencia de puertas a qubits individuales, se prepara primero un estado entrelazado masivo llamado cluster state o grafo de estados, y luego se ejecuta el algoritmo realizando mediciones sucesivas sobre qubits individuales.

El cluster state es un recurso universal para la computación cuántica: cualquier algoritmo cuántico puede ejecutarse simplemente eligiendo la base de medición correcta para cada qubit. Las mediciones son adaptativas, lo que significa que la elección de cómo medir el siguiente qubit depende de los resultados de las mediciones anteriores, corrigiendo sobre la marcha la aleatoriedad inherente al proceso.

Para la fotónica, este modelo es ideal. La preparación del cluster state puede hacerse de forma offline y probabilística: se intenta crear entrelazamiento entre pares de fotones muchas veces, y cuando tiene éxito, se conecta el par al cluster state en crecimiento. Si falla, se descarta el par y se intenta de nuevo sin afectar al resto del cluster. Una vez que el cluster state está completo, la computación propiamente dicha consiste solo en mediciones de fotones individuales, que son deterministas y de alta fidelidad.

Tanto PsiQuantum como Xanadu basan sus arquitecturas en variantes de la computación basada en medición, adaptadas a sus tecnologías específicas de generación de fotones y entrelazamiento.

Tabla comparativa: qubits fotónicos vs superconductores vs iones

PsiQuantum: la apuesta de setecientos millones por la fotónica

PsiQuantum es una de las empresas más polarizantes del sector cuántico. Fundada en 2016 por Jeremy O’Brien y Terry Rudolph, ambos de la Universidad de Bristol, ha adoptado una posición radical: no se molestan en construir procesadores cuánticos pequeños para ganar experiencia incremental. Su objetivo es directamente un ordenador cuántico de un millón de qubits fotónicos, y afirman que nada más pequeño merece la pena.

Esta tesis se basa en un argumento de escalabilidad. Los qubits superconductores necesitan refrigeración criogénica que limita la densidad de qubits por refrigerador. Los iones atrapados necesitan trampas de vacío y sistemas ópticos complejos que son difíciles de escalar. Los fotones, en cambio, pueden guiarse a través de guías de onda de silicio fabricadas con los mismos procesos de litografía que producen procesadores electrónicos convencionales.

PsiQuantum ha establecido una asociación estratégica con GlobalFoundries, una de las mayores fundiciones de semiconductores del mundo, para fabricar sus chips fotónicos usando líneas de producción de silicio de trescientos milímetros. Esto les da acceso a una capacidad de fabricación que ninguna otra empresa cuántica puede igualar, con la reproducibilidad y los rendimientos que la industria de semiconductores ha perfeccionado durante décadas.

La empresa ha mantenido un perfil bajo comparado con sus competidores, publicando poco sobre el estado de su hardware y operando en modo sigilo durante años. Esta opacidad ha generado tanto expectación como escepticismo en la comunidad. Los optimistas ven en PsiQuantum al posible ganador de la carrera cuántica; los escépticos señalan que nadie ha verificado independientemente sus afirmaciones de rendimiento.

Xanadu y Borealis: ventaja cuántica con luz squeezed

Xanadu, fundada en Toronto en 2016 por Christian Weedbrook, ha tomado un camino técnicamente diferente al de PsiQuantum. En lugar de trabajar con fotones individuales en codificación dual-rail, Xanadu utiliza estados de luz continua comprimida, los squeezed states, como recurso computacional principal.

En junio de 2022, Xanadu publicó en Nature un resultado significativo: su procesador fotónico Borealis, con 216 modos squeezed entrelazados, completó una tarea de muestreo de bosones gaussiano en 36 microsegundos que a un superordenador clásico le llevaría más de nueve mil años. Fue la primera demostración de ventaja cuántica en una plataforma fotónica programable.

Borealis se diferencia de las demostraciones chinas anteriores con el dispositivo Jiuzhang en que es programable: los parámetros del circuito se pueden ajustar para diferentes tareas, no es un dispositivo de propósito único. Esto lo acerca más al modelo de un ordenador cuántico general, aunque la tarea resuelta sigue siendo artificial y sin aplicación práctica directa.

Quizás la contribución más impactante de Xanadu al ecosistema cuántico es PennyLane, su framework de código abierto para machine learning cuántico. PennyLane se ha convertido en uno de los estándares de la industria para algoritmos variacionales y diferenciación automática cuántica, compatible no solo con el hardware de Xanadu sino también con los procesadores de IBM, IonQ, Rigetti y otros.

Fotónica integrada: fabricar qubits de luz como chips de silicio

La promesa más atractiva de los qubits fotónicos es la fotónica integrada: construir circuitos ópticos completos en chips de silicio usando las mismas técnicas de fabricación que la industria electrónica. Si esta promesa se cumple, podría resolver el problema de escalabilidad que limita a otras plataformas cuánticas.

Un chip fotónico integrado contiene fuentes de fotones, guías de onda, divisores de haz, desfasadores y detectores, todo en un sustrato de silicio de unos pocos centímetros cuadrados. Las guías de onda de silicio confinan la luz en estructuras de cientos de nanómetros y la dirigen a través del circuito con pérdidas extremadamente bajas.

La ventaja de fabricación es real. Los procesos de fotónica sobre silicio se utilizan comercialmente para transceivers de fibra óptica en centros de datos, con volúmenes de producción de millones de unidades. Empresas como Intel, GlobalFoundries y TSMC ofrecen líneas de fabricación fotónica que PsiQuantum y otros pueden utilizar para producir chips cuánticos a escala industrial.

El reto es la integración de todos los componentes con la calidad necesaria para la computación cuántica. Las fuentes de fotones únicos deben generar exactamente un fotón a demanda con alta pureza. Los detectores deben contar fotones individuales con eficiencia superior al noventa y nueve por ciento y con resolución de número de fotones. Los desfasadores deben ser estables y precisos a nivel de milirradianes. Cada componente existe individualmente, pero integrarlos todos en un chip funcional con millones de elementos es un desafío de ingeniería monumental.

Futuro de los qubits fotónicos y su papel en el ecosistema cuántico

Los qubits fotónicos ocupan una posición única en el ecosistema cuántico porque son simultáneamente la plataforma más natural para comunicaciones cuánticas y una de las candidatas para computación cuántica a gran escala. Ninguna otra tecnología ofrece esta dualidad.

En comunicaciones cuánticas y distribución de clave cuántica, los fotones ya son la tecnología dominante. Los sistemas QKD comerciales de empresas como ID Quantique y Toshiba utilizan fotones individuales transmitidos por fibra óptica. Las futuras redes cuánticas necesitarán nodos que puedan procesar y retransmitir información cuántica, un papel para el que los procesadores fotónicos están naturalmente preparados.

En computación cuántica, los fotones compiten directamente con superconductores e iones pero con un perfil de riesgo-recompensa diferente. Si PsiQuantum y Xanadu resuelven los desafíos de las puertas de dos qubits y la integración a escala, podrían saltar directamente a procesadores de millones de qubits sin pasar por las etapas intermedias que limitan a otras plataformas. Pero si estos problemas resultan más difíciles de lo previsto, podrían quedarse atrás frente a los superconductores e iones que ya están demostrando corrección de errores funcional.

Para los inversores, los qubits fotónicos representan la apuesta de mayor riesgo y potencialmente mayor recompensa dentro del sector cuántico. PsiQuantum no cotiza en bolsa, pero podría ser una de las mayores IPOs cuánticas cuando decida salir al mercado. Xanadu es privada también, pero accesible a través de fondos de capital riesgo especializados.

El futuro de la IA cuántica podría beneficiarse especialmente de la fotónica, ya que los circuitos ópticos son naturalmente eficientes para operaciones de álgebra lineal, la base de las redes neuronales. Empresas como LightMatter y Luminous ya están explorando procesadores ópticos clásicos para IA, y la extensión al régimen cuántico es una progresión natural.

Preguntas frecuentes

¿Qué son los qubits fotónicos?

Utilizan partículas de luz como portadores de información cuántica, codificada en propiedades como la polarización o el camino óptico. Pueden operar a temperatura ambiente y son naturalmente compatibles con fibra óptica.

¿Por qué podrían revolucionar la computación cuántica?

No necesitan refrigeración extrema, son inmunes a muchas fuentes de decoherencia, y podrían fabricarse a escala masiva en fábricas de semiconductores existentes.

¿Cuál es el mayor reto?

Las puertas de dos qubits son probabilísticas porque los fotones no interactúan naturalmente entre sí. La computación basada en medición con cluster states es la solución más prometedora.

¿Qué es PsiQuantum?

Una startup con más de setecientos millones de dólares de financiación que fabrica chips fotónicos cuánticos en fábricas de GlobalFoundries, apuntando directamente a un millón de qubits.

¿Qué hace Xanadu?

Desarrolla computación fotónica con estados squeezed. Su plataforma Borealis demostró ventaja cuántica. También crearon PennyLane, un framework líder de machine learning cuántico.

Complementa con nuestras guías sobre qué es un qubit, la historia de la computación cuántica y los simuladores cuánticos gratuitos para experimentar.

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