Nuevas simulaciones topológicas amplían las posibilidades de la computación cuántica

MadridInvestigadores de la Universidad Nacional de Singapur han logrado un avance significativo al simular con precisión redes topológicas de orden superior utilizando computadoras cuánticas digitales. Este progreso impulsa el estudio de materiales cuánticos avanzados, conocidos por sus estados cuánticos estables y con numerosas aplicaciones tecnológicas.

Esta investigación es crucial por varias razones: permite la simulación de complejas redes HOT utilizando cadenas de espín básicas en computadores cuánticos digitales, incluye nuevas técnicas para reducir errores y mejorar la precisión en los actuales dispositivos cuánticos de escala intermedia y ruidosos (NISQ), y abre nuevas posibilidades para que los computadores cuánticos superen a los computadores clásicos en tareas específicas.

El estudio se centra en los estados topológicos de la materia, conocidos por sus propiedades especiales. Los aislantes topológicos, un tipo de estos materiales, permiten que la electricidad fluya solo en sus superficies o bordes, mientras que el interior permanece no conductivo. Estas características los hacen muy prometedores para la creación de dispositivos que requieren transporte o transmisión de señales fiables.

El equipo del Profesor Asistente Lee Ching Hua ha logrado programar ordenadores cuánticos digitales para modelar redes grandes y complejas. Esta técnica aprovecha la alta capacidad de almacenamiento de los bits cuánticos. Utilizando menos recursos y reduciendo el ruido, consiguieron mediciones muy precisas del comportamiento de estados topológicos y espectros de mitad de banda, incluso para materiales teóricos en dimensiones superiores.

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El avance es significativo porque demuestra que la computación cuántica puede ser utilizada de manera práctica en ciencias de materiales. Aunque los dispositivos cuánticos actuales presentan errores, los métodos del equipo permiten estudiar materiales cuánticos que antes no podíamos investigar. Esto sugiere que en el futuro podríamos usar computadores cuánticos para crear nuevos materiales con características específicas, lo que podría transformar campos como la electrónica, la fotónica y el procesamiento de información cuántica.

Los investigadores publicaron su trabajo en Nature Communications, demostrando cómo sus hallazgos pueden aplicarse en la vida real. Su método es escalable y representa tanto un logro académico como un avance hacia el uso de la tecnología cuántica en la ingeniería de materiales y otros campos.

Utilizando técnicas avanzadas de simulación en computadoras cuánticas digitales, se podría lograr grandes avances en varios campos, como:

• Ingeniería de Materiales: Creación de materiales con propiedades específicas para usos avanzados.
• Computación Cuántica: Mejores métodos de corrección de errores para hacer que los dispositivos cuánticos funcionen de manera más eficiente.
• Aplicaciones Tecnológicas: Construcción de sistemas más fuertes y eficientes para el transporte y la comunicación.

A medida que la tecnología cuántica avanza, pronto podremos simular complejas redes topológicas, lo que abrirá nuevas vías de investigación y mejoras tecnológicas. El logro del equipo de NUS nos prepara para futuros descubrimientos y aplicaciones en el creciente campo de los materiales cuánticos.