Las computadoras cuánticas podrían resolver en horas problemas complejos que a las supercomputadoras clásicas más poderosas les llevaría décadas desentrañar. Pero para ello habrá que construirlas en tamaños lo bastante grandes y dotarlas de suficiente estabilidad; solo así podrán realizar tales operaciones de manera eficiente. Uno de los tipos de ordenador cuántico en los que la comunidad científica trabaja para intentar conseguir ese gran tamaño y esa estabilidad es el de iones atrapados. Sin embargo, el diseño tradicional de estos se basa en equipamiento óptico voluminoso. Un diseño más nuevo, basado en chips fotónicos ultracompactos, resulta más prometedor. Pero el caso es que los iones de estas computadoras cuánticas deben enfriarse a temperaturas extremadamente bajas para minimizar las vibraciones y evitar errores. Y eso no es fácil. Hasta ahora, estos sistemas de iones atrapados basados en chips fotónicos solo han contado con métodos de enfriamiento lentos e ineficientes.
En la computación cuántica de iones atrapados, se obtiene un ion al sacar un electrón de un átomo y luego ese átomo con carga positiva (ion positivo) es atrapado mediante haces de radiofrecuencia y se le manipula mediante emisiones ópticas.
Se utilizan láseres para codificar información en el ion atrapado cambiando su estado. De esta manera, el ion puede utilizarse como un bit cuántico. Los bits cuánticos son los componentes básicos de una computadora cuántica.
Para evitar colisiones entre iones y moléculas de gas en el aire, los iones se mantienen al vacío y a muy bajas temperaturas, con la ayuda de rayos láser.
Aunque puede parecer contradictoria la idea de enfriar mediante rayos láser, hay que tener en cuenta que el calor es movimiento y que un uso muy preciso de chorros de fotones puede mitigar las vibraciones de un ión.
