Por primera vez, investigadores han medido la precisión de las operaciones lógicas de dos qubits en silicio, con resultados que permitirán escalar hasta un procesador cuántico a gran escala.

La investigación ha sido realizada por el equipo del profesor Andrew Dzurak en UNSW Engineering (Universidad Nueva Gales del Sur) y se publica en la revista Nature.

«Todos los cálculos cuánticos pueden estar formados por operaciones de un qubit y operaciones de dos qubit; son los componentes centrales de la computación cuántica», dice el profesor Dzurak. «Una vez que se tengan, se puede realizar cualquier cálculo que se desee, pero la precisión de ambas operaciones debe ser muy alta».

En 2015, el equipo de Dzurak fue el primero en construir una puerta lógica cuántica en silicio, haciendo posible los cálculos entre dos qubits de información y, por lo tanto, eliminando un obstáculo crucial para hacer realidad las computadoras cuánticas de silicio.

Varios grupos en todo el mundo han demostrado desde entonces las puertas de dos qubits en silicio, pero hasta este estudio, se desconocía la verdadera precisión de tal puerta de dos qubits.

«La fidelidad (precisión) es un parámetro crítico que determina lo viable que es una tecnología de qubit, solo puede aprovechar el tremendo poder de la computación cuántica si las operaciones de qubit son casi perfectas, con solo pequeños errores permitidos», dice Yang.

En este estudio, el equipo implementó y realizó una evaluación comparativa de fidelidad basada en Clifford, una técnica que puede evaluar la precisión de qubit en todas las plataformas tecnológicas, lo que demuestra una fidelidad de puerta de dos qubit promedio del 98%.

«Logramos una alta fidelidad caracterizando y mitigando las fuentes de error primarias, mejorando así la fidelidad de las compuertas hasta el punto en que se podrían realizar secuencias de evaluación aleatoria aleatorias de más de 50 operaciones de compuerta en nuestro dispositivo de dos qubits», dice Huang, el autor principal del estudio.

Las computadoras Quantum tendrán una amplia gama de aplicaciones importantes en el futuro gracias a su capacidad para realizar cálculos mucho más complejos a velocidades mucho mayores, incluida la resolución de problemas que están simplemente más allá de la capacidad de las computadoras de hoy.

«Pero para la mayoría de esas aplicaciones importantes, se necesitarán millones de qubits, y tendrá que corregir los errores cuánticos, incluso cuando sean pequeños», dice el profesor Dzurak.

«Para que la corrección de errores sea posible, los qubits deben ser muy precisos en primer lugar, por lo que es crucial evaluar su fidelidad. Cuanto más precisas sean sus preguntas, menos necesitará, y por lo tanto, antes podremos aumentar la ingeniería y la fabricación para obtener una computadora cuántica a gran escala».

Los investigadores dicen que el estudio es una prueba más de que el silicio como plataforma tecnológica es ideal para escalar a la gran cantidad de qubits necesarios para la computación cuántica universal. Dado que el silicio ha estado en el corazón de la industria informática mundial durante casi 60 años, sus propiedades ya se conocen bien y las instalaciones de producción de chips de silicio existentes pueden adaptarse fácilmente a la tecnología.

«Si nuestro valor de fidelidad hubiera sido demasiado bajo, habría significado serios problemas para el futuro de la computación cuántica de silicio. El hecho de que esté cerca del 99% lo coloca en el estadio que necesitamos, y existen excelentes perspectivas de mejora. Nuestro los resultados muestran inmediatamente, como predijimos, que el silicio es una plataforma viable para la computación cuántica a gran escala», dice el profesor Dzurak.

Fuente: EP