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| Un equipo dirigido por el experto cuántico Mikhail Lukin (derecha) ha logrado un gran avance en computación cuántica. Dolev Bluvstein, estudiante de doctorado en el laboratorio de Lukin, es el primer autor del artículo. Jon Chase/Fotógrafo de la plantilla de Harvard |
Un nuevo estudio de científicos de Harvard informa de la realización de un procesador cuántico programable basado en qubits lógicos codificados que funciona con hasta 280 qubits físicos. Se trata de un hito fundamental en la búsqueda de una computación cuántica estable y escalable.
Este nuevo procesador cuántico puede codificar hasta 48 qubits lógicos y ejecutar cientos de operaciones de puerta lógica, lo que supone una enorme mejora respecto a esfuerzos anteriores. Este sistema es el primer ejemplo de ejecución de algoritmos a gran escala en un ordenador cuántico con corrección de errores, lo que supone la llegada de una computación cuántica tolerante a fallos que funcione de forma fiable y sin interrupciones.
Denise Caldwell, de la Fundación Nacional de la Ciencia, ha declarado: "Este avance es una proeza de la ingeniería y el diseño cuánticos. El equipo no sólo ha acelerado el desarrollo del procesamiento cuántico de la información utilizando átomos neutros, sino que ha abierto una nueva puerta a la exploración de dispositivos qubit lógicos a gran escala, que podrían permitir beneficios transformadores para la ciencia y la sociedad en su conjunto."
Un bit cuántico o qubit es una unidad de información en computación cuántica. En el mundo de la informática cuántica, en principio, es posible crear qubits físicos manipulando partículas cuánticas, ya sean átomos, iones o fotones.
Aprovechar las peculiaridades de la mecánica cuántica para la computación es más intrincado que limitarse a acumular un número suficiente de qubits. Los qubits son intrínsecamente inestables y susceptibles de colapsar fuera de sus estados cuánticos.
La medida exacta del éxito reside en los qubits lógicos, conocidos como las "monedas del reino". Se trata de paquetes de qubits físicos redundantes y con corrección de errores capaces de almacenar información para algoritmos cuánticos. Crear qubits lógicos controlables, similares a los bits clásicos, supone un reto importante para este campo. Se reconoce ampliamente que hasta que los ordenadores cuánticos no puedan funcionar de forma fiable con qubits lógicos, la tecnología no podrá avanzar realmente.
Los sistemas informáticos actuales sólo han demostrado uno o dos qubits lógicos y una única operación de puerta cuántica -una unidad de código- entre ellos.
El avance del equipo de Harvard se basa en años de investigación sobre una arquitectura de computación cuántica denominada matriz de átomos neutros, desarrollada por primera vez en el laboratorio de Lukin. QuEra, una empresa que comercializa esta tecnología, ha firmado recientemente un acuerdo de licencia con la Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard para una cartera de patentes basada en las innovaciones del grupo de Lukin.
El núcleo del sistema es un bloque de átomos de rubidio ultrafríos en suspensión. Estos átomos, que actúan como qubits físicos del sistema, pueden moverse y formar parejas o "enredarse" durante los cálculos.
Los pares de átomos entrelazados se unen para formar puertas, que representan unidades de potencia de cálculo. El equipo ya había demostrado anteriormente que las tasas de error en las operaciones de entrelazamiento eran bajas, lo que demostraba la fiabilidad de su sistema de matriz de átomos neutros.
En su procesador cuántico lógico, los científicos han demostrado ahora el control paralelo y multiplexado de toda una sección de qubits lógicos mediante láseres. Este método es más eficaz y escalable que el control individual de los qubits físicos.
El primer autor del artículo, Dolev Bluvstein, estudiante de doctorado de la Facultad de Artes y Ciencias Griffin en el laboratorio de Lukin, declaró: "Intentamos marcar una transición en el campo, hacia el comienzo de la prueba de algoritmos con qubits corregidos de errores en lugar de físicos, y habilitar un camino hacia dispositivos más grandes".
Fuentes, créditos y referencias: