Las computadoras cuánticas prometen alcanzar velocidades y eficiencias imposibles incluso para las supercomputadoras más rápidas de la actualidad. Sin embargo, la tecnología no ha tenido mucha expansión ni comercialización debido en gran parte a su incapacidad para autocorregirse. Las computadoras cuánticas, a diferencia de las clásicas, no pueden corregir errores copiando datos codificados una y otra vez. Los científicos tuvieron que encontrar otra manera.
Ahora, un nuevo artículo en Naturaleza ilustra el potencial de una plataforma de computación cuántica de Harvard para resolver el problema de larga data conocido como corrección de errores cuánticos.
Al frente del equipo de Harvard está el experto en óptica cuántica Mikhail Lukin, profesor de física de la Universidad Joshua y Beth Friedman y codirector de la Iniciativa Cuántica de Harvard. El trabajo publicado en Nature fue una colaboración entre Harvard, el MIT y QuEra Computing, con sede en Boston. También participó el grupo de Markus Greiner, profesor de Física George Vasmer Leverett.
La plataforma de Harvard, un esfuerzo que abarca los últimos años, está construida sobre una serie de átomos de rubidio muy fríos atrapados con láser. Cada átomo actúa como un bit (o un «qubit», como se le llama en el mundo cuántico) que puede realizar cálculos extremadamente rápidos.
La principal innovación del equipo es configurar su «conjunto de átomos neutros» para poder cambiar dinámicamente su diseño moviendo y conectando átomos (esto se llama «entrelazamiento» en el lenguaje de la física) a mitad del cálculo. Las operaciones que entrelazan pares de átomos, llamadas puertas lógicas de dos qubits, son unidades de potencia informática.
Ejecutar un algoritmo complicado en una computadora cuántica requiere muchas puertas. Sin embargo, estas operaciones de puerta son notoriamente propensas a errores y una acumulación de errores hace que el algoritmo sea inútil.
En el nuevo artículo, el equipo informa un rendimiento casi perfecto de sus puertas entrelazadas de dos qubits con tasas de error extremadamente bajas. Por primera vez, demostraron la capacidad de entrelazar átomos con tasas de error inferiores al 0,5 por ciento. En términos de calidad de operación, esto coloca el rendimiento de su tecnología a la par con otros tipos líderes de plataformas de computación cuántica, como los qubits superconductores y los qubits de iones atrapados.
Sin embargo, el enfoque de Harvard tiene importantes ventajas sobre estos competidores debido a los grandes tamaños de sus sistemas, el control eficiente de los qubits y la capacidad de reconfigurar dinámicamente la disposición de los átomos.
«Hemos establecido que esta plataforma tiene errores físicos lo suficientemente bajos como para imaginar dispositivos a gran escala con corrección de errores basados en átomos neutros», dijo el primer autor Simon Evered, estudiante de la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias Griffin de Harvard en Lukin’s. grupo. «Nuestras tasas de error son lo suficientemente bajas ahora que si agrupamos átomos en qubits lógicos, donde la información se almacena de forma no local entre los átomos constituyentes, estos qubits lógicos con corrección de errores cuánticos podrían tener errores incluso menores que los átomos individuales. «.
Los avances del equipo de Harvard se informan en el mismo número de Nature junto con otras innovaciones lideradas por el ex estudiante graduado de Harvard Jeff Thompson, ahora en la Universidad de Princeton, y el ex becario postdoctoral de Harvard Manuel Endres, ahora en el Instituto de Tecnología de California. En conjunto, estos avances sientan las bases para los algoritmos cuánticos con corrección de errores y la computación cuántica a gran escala. Todo esto significa que la computación cuántica en conjuntos de átomos neutros está mostrando toda su promesa.
«Estas contribuciones abren la puerta a oportunidades muy especiales en la computación cuántica escalable y a un momento realmente emocionante para todo este campo por delante», afirmó Lukin.
