En Estados Unidos se ha presentado un procesador cuántico con 48 qubits lógicos que puede ejecutar algoritmos mientras corrige errores en tiempo real. Fue creado por Mikhail Lukin y colegas de la Universidad de Harvard, el Instituto de Tecnología de Massachusetts y QuEra. Su éxito podría conducir al desarrollo de computadoras cuánticas que ofrezcan una gran cantidad de qubits lógicos.
En principio, las computadoras cuánticas pueden resolver algunos problemas que no pueden resolverse con procesadores convencionales. Sin embargo, los procesadores cuánticos disponibles hoy en día son muy susceptibles a las perturbaciones causadas por el ruido ambiental, que destruye los delicados estados cuánticos que se utilizan para almacenar y procesar información.
La corrección de errores cuánticos aborda el problema del ruido haciendo que un grupo de qubits (llamados qubits físicos) trabajen juntos como un qubit, lo que se denomina qubit lógico. La idea es que la información contenida en un qubit lógico se distribuya en varios qubits físicos, que trabajan juntos para identificar y corregir errores a medida que ocurren.
Resistente a los errores
Los investigadores esperan utilizar qubits lógicos para reemplazar qubits individuales en arquitecturas de computación cuántica, haciéndolas resistentes a errores al ejecutar algoritmos.
"Estamos tratando de marcar una transición en el campo, para comenzar a probar algoritmos con qubits con corrección de errores en lugar de físicos, y permitir un camino hacia dispositivos más grandes", explica Dolev Bluvstein, quien es el autor principal de un documento que describe el trabajo. El artículo ha sido aceptado para su publicación en Naturaleza.
Este concepto aún se encuentra en sus primeras etapas y recientemente, los experimentos alcanzaron el hito de utilizar dos qubits lógicos para operar una única puerta lógica cuántica.
En su estudio, el equipo de Lukin exploró cómo se podría crear un sistema mucho más grande utilizando matrices de átomos neutros. Se trata de rejillas de átomos de rubidio ultrafríos atrapados por pinzas ópticas. Estos átomos se pueden poner en estados de Rydberg altamente excitados, lo que les permite actuar como qubits que pueden intercambiar información cuántica.
Reconfiguración dinámica
Las matrices de átomos neutros son especialmente adecuadas para arquitecturas de qubits lógicos, ya que pueden reconfigurarse dinámicamente durante un cálculo, preservando al mismo tiempo su información cuántica.
Aprovechando estas propiedades, Lukin y sus colegas crearon un procesador cuántico programable que se basa en el control de qubits lógicos en matrices de átomos neutros y utilizaron su plataforma para ejecutar una serie de algoritmos lógicos programables. El enfoque del equipo les permitió mejorar enormemente los resultados de experimentos recientes: codificar hasta 48 qubits lógicos, que contienen hasta 228 puertas lógicas de dos qubits.
Con su corrección de errores incorporada, el procesador mejoró drásticamente el rendimiento de los algoritmos ejecutados por el equipo. Esto les permitió explorar varias características importantes de las operaciones lógicas en las computadoras cuánticas. Entre ellas se incluyen la aplicación de corrección de errores a gran escala en un gran número de qubits y la tolerancia al ruido y las imperfecciones en el hardware cuántico.
Los científicos son optimistas y creen que su investigación podría allanar el camino para la creación de procesadores cuánticos lógicos a gran escala en un futuro no muy lejano. "Creo que este es uno de los momentos en los que está claro que algo muy especial está por llegar", dice Lukin. "Aunque todavía quedan desafíos por delante, esperamos que este nuevo avance acelere en gran medida el progreso hacia computadoras cuánticas útiles y a gran escala".
El equipo ahora se centra en ejecutar un conjunto más diverso de operaciones lógicas en su sistema.
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- Fuente: https://physicsworld.com/a/quantum-processor-integrates-48-logical-qubits/
