Las computadoras cuánticas, si bien avanzan rápidamente en tamaño y potencial, enfrentan un obstáculo crítico: los errores. A medida que estas máquinas se vuelven más poderosas, la tasa de errores amenaza con volverlas poco prácticas. Ahora, los investigadores han demostrado un método para reciclar y reutilizar qubits, mejorando su confiabilidad y haciendo más factibles los cálculos complejos.
El problema del error en la computación cuántica
Las computadoras cuánticas existentes luchan con la precisión. Son demasiado propensos a cometer errores para realizar cálculos útiles del mundo real que superan a las computadoras tradicionales. Si bien se están desarrollando esquemas de corrección de errores, aún queda un desafío importante: crear suficientes qubits de alta calidad para ejecutar los cálculos y rastrear esos errores.
El enfoque estándar divide los qubits en dos grupos: los que manipulan datos (los qubits computacionales) y los que monitorean errores (ancilla qubits). Es difícil construir suficientes de ambos tipos. Una nueva estrategia se centra en reducir la cantidad de qubits ancilla necesarios reutilizándolos repetidamente.
Método de reciclaje de Atom Computing
Los investigadores de Atom Computing han demostrado que los qubits ancilla se pueden reciclar hasta 41 veces seguidas. Esto es crucial porque los cálculos complejos requieren muchas rondas de corrección de errores, lo que significa que, de lo contrario, se necesitaría un suministro constante de qubits nuevos. El equipo, dirigido por Matt Norcia, logró esto con átomos de iterbio enfriados hasta casi el cero absoluto mediante láseres y pulsos electromagnéticos.
Organizaron su computadora cuántica en tres zonas:
- Zona de cálculo: 128 qubits ejecutan los cálculos.
- Zona de seguimiento de errores: 80 qubits miden y reemplazan los qubits erróneos.
- Zona de almacenamiento: 75 qubits se mantienen listos para su reutilización.
Esta configuración permite al equipo restablecer qubits ancilla o cambiarlos por otros nuevos según sea necesario.
Desafíos y control de precisión
El éxito de este método depende de una precisión extrema. La luz perdida de los láseres puede alterar la función de los qubits, por lo que los investigadores desarrollaron un control láser afinado y ajustaron los estados de los qubits de datos para resistir interferencias no deseadas. Este nivel de control es vital porque sin él, incluso los cálculos modestos requerirían millones o miles de millones de qubits, una demanda imposible para el hardware actual.
Implicaciones más amplias para el progreso cuántico
La capacidad de reutilizar qubits no se limita a Atom Computing. Yuval Boger, de QuEra, enfatiza que esta capacidad es fundamentalmente importante para el progreso de la computación cuántica. Otros investigadores, incluidos los de Harvard y el MIT, han utilizado métodos similares con átomos de rubidio para mantener cálculos cuánticos durante horas. Incluso las computadoras cuánticas basadas en iones, como la máquina Helios de Quantinuum, pueden reutilizar qubits.
“La reutilización de Ancilla ya no es solo una característica deseable; se está convirtiendo en una necesidad para escalar la computación cuántica”, dice Norcia.
Este avance representa un paso fundamental hacia la construcción de computadoras cuánticas prácticas y confiables capaces de resolver problemas más allá del alcance de las máquinas clásicas.
