red de la arquitectura cuántica modular
Descripción general de la red de la arquitectura cuántica modular demostrada en el nuevo estudio. Crédito: Universidad de Yale

Investigadores de Yale University han demostrado uno de los pasos clave necesarios para construir la arquitectura indispensable para crear ordenadores cuánticos modulares: la “teletransportación” de una puerta cuántica entre dos cúbits a voluntad. Estos hallazgos aparecieron ayer en la revista Nature.

La teletransportación cuántica es un principio clave de la mecánica cuántica, que se ha utilizado anteriormente para transmitir estados cuánticos entre dos partículas sin enviar físicamente ese mismo estado. Utilizando un protocolo teórico desarrollado en la década de los 90, los investigadores de Yale demostraron experimentalmente una operación cuántica, o puerta lógica cuántica, sin depender de alguna interacción directa. Estas puertas cuánticas son necesarias para la computación cuántica, que confía en redes de sistemas cuánticos separados, una arquitectura que muchos investigadores creen que puede compensar los errores inherentes a los procesadores cuánticos.

A través del Yale Quantum Institute, un equipo de investigadores liderados por el investigador principal Robert Schoelkopf y el exestudiante de posgrado Kevin Chou, está investigando una aproximación modular a la computación cuántica. La modularidad, que se encuentra en todo el universo, desde la organización de una célula biológica hasta la red de motores del último cohete de SpaceX, ha probado ser una poderosa estrategia para construir grandes y complejos sistemas, según los investigadores. Una arquitectura cuántica modular consiste en una colección de módulos que funcionan como pequeños procesadores cuánticos conectados a una red mayor.

Los módulos en una arquitectura así tienen un aislamiento natural entre ellos, lo que reduce las interacciones indeseadas en un gran sistema. Debido a este aislamiento, realizar operaciones entre módulos es un reto distinto, según los investigadores. Las puertas de teletransportación son una forma de implementar operaciones entre los módulos del sistema.

Nuestro trabajo es el primero en demostrar que este protocolo puede funcionar donde tiene lugar una comunicación clásica en tiempo real, lo que nos permite implementar una operación “determinista” que lleve a cabo la operación deseada todo el tiempo”, comenta Chou.

Un ordenador cuántico totalmente operativo tiene el potencial de superar en órdenes de magnitud las velocidades de la computación de los superordenadores actuales. Los investigadores de Yale están a la cabeza en los esfuerzos pioneros por desarrollar ordenadores cuánticos con circuitos superconductores.

Los cálculos cuánticos se realizan a través de delicados bits de datos llamados cúbits, que son propensos a errores. En sistemas cuánticos experimentales, los cúbits lógicos son controlados por por cúbits auxiliares para detectar y corregir errores inmediatamente. “Nuestro experimento es la primera demostración de una operación de dos cúbits entre cúbits lógicos”, señala Schoelkopf. “Es un hito hacia el procesamiento de la información cuántica utilizando cúbits correctores de errores”.

Fuente: Nature.

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