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El procesador Quantum alcanza el objetivo de fiabilidad del 99,9%

Hola otra vez. En el teclado Simón Sánchez y en el día de hoy vamos a hablar sobre El procesador Quantum alcanza el objetivo de fiabilidad del 99,9%

Los físicos de UC Santa Barbara (UCSB) han dado un gran salto hacia lo que ellos llaman una «computadora cuántica completamente funcional», considerada durante mucho tiempo el Santo Grial tanto de la física como de la computación.

Los cinco elementos en forma de cruz son la variante Xmon, llamada así por el equipo, del qubit transmon colocado en una matriz lineal.

Un equipo del estimado laboratorio de John Martinis, profesor de física de UCSB, ha demostrado un nuevo nivel de confiabilidad para los qubits superconductores, allanando el camino para circuitos cuánticos tolerantes a fallas a gran escala. Los detalles de la investigación a aparecer en la edición de esta semana de la revista Nature.

Las computadoras cuánticas prometen aceleraciones inimaginables en comparación con las calculadoras numéricas más rápidas de la actualidad, pero en esta etapa la tecnología sufre problemas de confiabilidad debido a la naturaleza frágil de los estados cuánticos.

Gracias a las extrañas leyes de la mecánica cuántica y un fenómeno llamado superposición, el qubit («bit cuántico») puede existir en múltiples estados al mismo tiempo. En lugar de estar relegado a uno o cero, como el bit clásico, el qubit puede representar unos y ceros y todos los puntos intermedios. Por tanto, una computadora compuesta de qubits es intrínsecamente paralela y teóricamente capaz de realizar múltiples cálculos simultáneamente. El problema con los qubits, sin embargo, es su inestabilidad: tienden a «olvidar» su estado muy rápidamente. La corrección de errores cuánticos, que distribuye un estado lógico entre muchos qubits mediante el entrelazamiento cuántico, contribuye en gran medida a proteger el estado, pero hasta ahora los objetivos de fidelidad aún estaban lejos del objetivo del 99%. Esta semana en la revista Nature, los físicos de UCSB informan que han creado una pequeña matriz de computación cuántica que funciona con la precisión suficiente para hacer viable la corrección de errores.

«El hardware cuántico es muy, muy poco fiable en comparación con el hardware clásico», Notas Austin Fowler, científico del departamento de física, cuyo trabajo teórico impulsó los experimentos. “Incluso el mejor hardware de última generación no es confiable. Nuestro documento muestra que se ha logrado la fiabilidad por primera vez. «

El sistema experimental, compuesto por cinco qubits superconductores dispuestos en una matriz lineal, es el primero de su tipo en superar el umbral de precisión del 99%, preparando el escenario para matrices cuánticas aún más grandes. El equipo logró una fidelidad promedio del 99,92% para una puerta lógica de un solo qubit y del 99,4% para una puerta lógica de dos qubit. La corrección de errores se implementó con un enfoque basado en el código de superficie, que se basa en el acoplamiento vecino más cercano y las compuertas de entrelazamiento de ciclo rápido.

“Motivados por el trabajo teórico, comenzamos a pensar seriamente en lo que teníamos que hacer para seguir adelante”, dice John Martinis, profesor del Departamento de Física de UCSB. «Me tomó un tiempo darme cuenta de lo simple que era y, al final, realmente fue lo mejor».

El procesador superconductor multi-qubit del equipo de UCSB es una arquitectura representativa de una «computadora cuántica universal» capaz de manejar cualquier algoritmo que se le asigne. Esto contrasta con las máquinas de recocido cuántico fabricadas por la empresa canadiense D-Wave, que solo son buenas para resolver un conjunto específico de tareas, llamadas problemas de optimización.

Después de superar este umbral crucial, el equipo continuará trabajando para reducir los errores escalando el sistema. ¿Estará lejos una computadora cuántica práctica?

«Si desea construir una computadora cuántica, necesita una matriz bidimensional de esos qubits y la tasa de error debe ser inferior al 1 por ciento», dice Fowler. “Si podemos conseguir un orden de magnitud menor, en el área de 10-3 o 1 en 1,000 para todas nuestras puertas, nuestros qubits podrían volverse comercialmente viables. Pero hay otros problemas que deben resolverse. Hay más frecuencias de las que preocuparse y ciertamente es cierto que es más complejo. Sin embargo, la física no es diferente. «

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