En un gran avance para el campo futurista de la computación cuántica, los investigadores han implementado por primera vez una operación aritmética básica de manera tolerante a fallas en un procesador cuántico real. En otras palabras, encontraron una manera de acercarnos a computadoras cuánticas más confiables, potentes y menos propensas a errores o imprecisiones.
Las computadoras cuánticas aprovechan las extrañas propiedades de la física cuántica para resolver rápidamente problemas que se creían imposibles para las computadoras clásicas. Al codificar información en bits cuánticos o “qubits”, pueden realizar cálculos en paralelo, en lugar de secuencialmente como con los bits normales.
Sin embargo, los qubits son extremadamente frágiles y propensos a errores. Esto ha obstaculizado el desarrollo de computadoras cuánticas prácticas. La tolerancia a fallos es el santo grial para aprovechar todo el potencial de las computadoras cuánticas. Permite que las computadoras cuánticas funcionen de manera confiable al detectar y corregir errores, incluso cuando los qubits se ven afectados por varios factores (llamados “ruido”).
El comportamiento de las partículas en el reino cuántico difiere de lo que observamos en nuestro mundo macroscópico y clásico. En el dominio cuántico, no podemos predecir con precisión dónde estarán las partículas subatómicas. En cambio, determinamos la probabilidad de sus posiciones, e incluso el simple hecho de observar estas partículas puede cambiar su estado. Esta incertidumbre y sensibilidad inherentes a la observación hacen que el ruido sea un desafío importante en la computación cuántica.
Ahora, científicos de Quantinuum, el instituto de investigación QuTech y la Universidad de Stuttgart han logrado un hito crucial en el camino hacia la computación cuántica tolerante a fallos. Utilizando el procesador cuántico H1 de Quantinuum, implementaron la corrección de errores cuánticos para realizar una suma de un bit tolerante a fallas: una operación aritmética básica.
Los investigadores aprovecharon la tecnología de trampa de iones de Quantinuum, donde los qubits están suspendidos en campos electromagnéticos, lo que los hace estables y duraderos. Como se explica en el proyecto trabajo de investigaciónutilizaron un código de corrección de errores cuánticos llamado [[8,3,2]]código de color para codificar un único qubit lógico en 8 qubits físicos. Esto proporcionó redundancia para detectar y corregir errores.
Piense en ello como si tuviera ocho trabajadores haciendo la misma tarea: si algunos de ellos cometen errores, el resultado general aún puede ser correcto gracias a los demás que lo hicieron bien. Si solo un trabajador estaba haciendo la tarea y cometió un error, entonces no tienes suerte.
Sorprendentemente, el circuito tolerante a fallos logró una tasa de error de sólo el 0,11%, aproximadamente 9 veces menor que la tasa de error del circuito desprotegido del 0,95%. Esta es la primera vez que se logran tasas de error tan bajas para operaciones de lógica cuántica tolerantes a fallas.
Las implicaciones de estos avances son profundas. Los métodos de computación cuántica tolerantes a fallos podrían allanar el camino para soluciones prácticas en ámbitos como la simulación molecular, la inteligencia artificial, la optimización y la ciberseguridad.
Además, el descubrimiento de un estado superconductor inusual en el ditelururo de uranio (UTe2) ha demostrado potencial para hacer que las computadoras cuánticas sean aún más poderosas. Según lo informado por Descifrareste material podría permitir que los qubits mantengan su estado indefinidamente durante los cálculos, presagiando la llegada de computadoras cuánticas más estables y prácticas.
Quantinuum Computadora cuántica H1 está disponible comercialmente para los clientes y tiene aplicaciones potenciales en campos de investigación especializados como la investigación en biología, inteligencia artificial, simulaciones y ciberseguridad.