Científicos en Suecia resuelven desafío clave para mejorar la computación cuántica fiable

MadridInvestigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia han desarrollado un nuevo sistema que resuelve un problema importante en la computación cuántica. Los sistemas cuánticos actuales o bien realizan tareas complejas de manera eficiente pero son ruidosos y propensos a errores, o son estables pero ineficaces para el cálculo. Esta nueva solución reduce este problema, logrando computadoras cuánticas más fiables y duraderas.

Los ordenadores cuánticos utilizan qubits, los cuales pueden ser 1 y 0 simultáneamente gracias a la superposición. Sin embargo, estos qubits son propensos a errores debido a la interferencia electromagnética y las fluctuaciones magnéticas, lo que limita la duración de su operación. Para resolver problemas complejos, los investigadores deben gestionar bien los estados cuánticos. Pero hay un desafío: los sistemas que son eficientes en corregir errores y operar durante largos períodos tienen dificultades para controlar los estados cuánticos, y viceversa.

Investigadores de la Universidad de Chalmers han desarrollado un novedoso sistema capaz de realizar tareas complejas en un sistema cuántico con múltiples estados mucho más rápido que antes.

Características destacadas del sistema Chalmers:

• Capacidad para realizar operaciones complejas rápidamente
• Mejora en las capacidades de corrección de errores
• Uso de computación cuántica de variables continuas
• Compatibilidad con los ordenadores cuánticos superconductores actuales

Los cúbits se diferencian de los bits clásicos porque pueden ser 1 y 0 al mismo tiempo. Los sistemas físicos que utilizan cúbits son muy susceptibles a errores, por lo que los investigadores están buscando formas más eficaces de detectar y corregir estos errores. El sistema de Chalmers emplea un tipo de computación cuántica llamado computación cuántica de variables continuas y utiliza osciladores armónicos para codificar la información de manera sencilla.

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Estos dispositivos están compuestos por tiras delgadas de material superconductivo, colocadas sobre una base aislante para formar resonadores de microondas. Funcionan eficientemente con las computadoras cuánticas superconductoras más avanzadas.

La computación cuántica de variables continuas ha mejorado la corrección de errores, pero inicialmente tenía dificultades para realizar tareas complejas. Intentos anteriores de utilizar osciladores armónicos con sistemas de control como los sistemas cuánticos superconductores encontraron problemas con el efecto Kerr, que altera los estados cuánticos. Para resolver esta dificultad, investigadores de Chalmers colocaron un dispositivo de control dentro del oscilador.

Este método mantiene los estados cuánticos organizados y permite controlarlos con precisión. Como resultado, puede realizar nuevas operaciones de puertas de manera muy rápida. Este enfoque conserva las ventajas de los osciladores armónicos, como la eficiente tolerancia a fallos, al mismo tiempo que permite un control preciso de los estados cuánticos.

Investigadores publicaron un estudio en Nature Communications que presenta un método que combina corrección de errores y operaciones complejas. Retaron la práctica habitual de mantener separados los elementos superconductores de los osciladores cuánticos. Al colocar el dispositivo de control dentro del oscilador, lograron operaciones rápidas sin interferir con los estados cuánticos.

Los investigadores creen que este nuevo sistema podría dar lugar a ordenadores cuánticos más robustos y eficientes, capaces de abordar problemas complejos y gestionar errores de manera eficaz. Este avance representa un paso crucial hacia la realización de una computación cuántica práctica y poderosa.