Un grupo de físicos ha construido el sistema de computación cuántica más grande del mundo, muy por encima de los mil qubits que contenían los anteriores
El campo de la computación cuántica está de celebración, ya que se ha batido otro récord, al crear un a matriz de 6.100 cúbits, el más grande hasta la fecha, ya que supera de lejos los aproximadamente 1.000 cúbits que contenían los sistemas anteriores.
En un futuro, los ordenadores cuánticos necesitarán grandes cantidades de cúbits para abordar problemas complejos en diferentes materias. Entre ellas, la física y la química. Al contrario que los bits clásicos, los cúbits pueden experimentar lo que se conoce como superposición, es decir, pueden existir en dos estados a la vez.
De ese modo, pueden realizar cálculos de mayor complejidad y resolver problemas que hasta ahora están fuera del alcance de los métodos informáticos convencionales, lo que también implica que los cúbits sean más débiles e imprácticos.
Por ese motivo, los investigadores están construyendo computadoras cuánticas con cúbits adicionales, a fin de reducir errores y corregirlos a tiempo, e implementando otros avances de ingeniería en áreas clave como la cámara de ultra alto vacío (UHV).
En un paso hacia las computadoras cuánticas del futuro, un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) han hecho posible, al emplear átomos de cesio en su investigación, atrapándolos en un espacio favorecido por un sistema de cuadrícula que emplea láseres, que los sostienen como si se tratara de pinzas ópticas para mantenerlos en equilibrio.
«Este es un momento emocionante para la computación cuántica de átomos neutros. Ahora vislumbramos el camino hacia grandes computadoras cuánticas con corrección de errores. Los cimientos están en su lugar», ha concretado Manuel Endres, profesor de física en Caltech.
Más cúbits y de mejor calidad
Para alcanzar este récord, los investigadores dividieron un rayo láser en 12.000 pinzas que, en conjunto, sujetaron 6.100 átomos en una cámara de vacío. El equipo los mantuvo en superposición durante unos 13 segundos —esto es, casi 10 veces más de lo que era posible con matrices anteriores similares—, mientras manipulaba cúbits individuales con una precisión del 99,98%.
«A menudo se piensa que la gran escala, con más átomos, se logra a costa de la precisión, pero nuestros resultados demuestran que podemos lograr ambas cosas», ha señalado uno de los investigadores del proyecto, Gyohei Nomura, en declaraciones recogidas por la revista Nature.
Este también ha recordado que los cúbits «no son útiles sin calidad» y que ahora se tiene «calidad y cantidad». Y no solo eso, sino que este equipo de investigación, en el que también están presentes los investigadores Elie Bataille, Kon H. Leung y Hannah Manetsch, también ha demostrado que es posible mover los átomos manteniendo la superposición.
La capacidad de mover cúbits es una funcionalidad clave de las computadoras cuánticas de átomos neutros, que permite una corrección de errores más eficiente que las plataformas tradicionales de cableado físico. Ese movimiento, además, es algo realmente complejo.
«Intentar sujetar un átomo mientras se mueve es como intentar que el vaso de agua no se vuelque. Intentar también mantener el átomo en estado de superposición es como tener cuidado de no correr tan rápido que el agua te salpique», ha señalado Manetsch.
Corrección de errores cuánticos a escala de miles de cubits físicos
Los investigadores han señalado que, si bien han logrado un hito en la computación cuántica, el próximo en este campo es implementar la corrección de errores cuánticos a escala de miles de cúbits físicos, un trabajo que demuestra que los átomos neutros son un sólido candidato para lograrlo.
«Las computadoras cuánticas tendrán que codificar la información de forma que sea tolerante a errores, para que podamos realizar cálculos de valor», ha señalado Bataille, que también ha recordado que, a diferencia de las computadoras clásicas, los cúbits no se pueden copiar debido al conocido como teorema de la no clonación.
De cara al futuro, por tanto, los investigadores planean vincular los cúbits de su matriz en un estado de entrelazamiento, donde las partículas se correlacionan y se soportan como una sola, lo que permitirá comenzar a realizar cálculos completos.
Asimismo, esto es lo que otorga a las computadoras cuánticas «su máximo poder: la capacidad de simular a naturaleza misma, donde el entrelazamiento molde el comportamiento de la materia a todas las escalas».
Gracias a esto, por tanto, se podrán hacer nuevos descubrimientos científicos: desde revelar nuevas fases de la materia hasta guiar el diseño de nuevos materiales y moldear los campos cuánticos que gobiernan el espacio-tiempo.
Fuente: computerhoy.20minutos.es
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