Las compañías Microsoft y Atom Computing han publicado en el repositorio científico Arxiv la consecución de un récord cuántico: computación robusta y fiable mediante el entrelazamiento de 24 cúbits lógicos a partir de átomos neutros. Según ambas empresas, el avance les permite anunciar la comercialización de un computador de esta tecnología para este próximo año. “Los resultados muestran los avances hacia la ventaja cuántica científica [ejecutar tareas de manera más rápida, económica y eficiente que una computadora clásica], que requerirá no solo una computación fiable, sino también la integración con la inteligencia artificial y procesamientos de alto rendimiento”, explica Krysta Svore, técnica de esta tecnología en Microsoft.
Una investigación de las compañías proclama el entrelazamiento robusto de 24 cúbits lógicos que asegura un procesamiento mejor que con sistemas clásicos
Las compañías Microsoft y Atom Computing han publicado en el repositorio científico Arxiv la consecución de un récord cuántico: computación robusta y fiable mediante el entrelazamiento de 24 cúbits lógicos a partir de átomos neutros. Según ambas empresas, el avance les permite anunciar la comercialización de un computador de esta tecnología para este próximo año. “Los resultados muestran los avances hacia la ventaja cuántica científica [ejecutar tareas de manera más rápida, económica y eficiente que una computadora clásica], que requerirá no solo una computación fiable, sino también la integración con la inteligencia artificial y procesamientos de alto rendimiento”, explica Krysta Svore, técnica de esta tecnología en Microsoft.
Jian-Wei Pan, científico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) y líder de uno de los mejores grupos de investigación cuántica del mundo, ya advertía hace dos años que uno de los logros más disruptivos en esta tecnología sería “contar con un cúbit lógico con mayor fidelidad que el físico”. El investigador calculaba que este avance se alcanzaría en unos cinco años. Microsoft y Atom Computing aseguran haberlo conseguido ya.
La computación cuántica aprovecha las propiedades de átomos, iones, fotones o sistemas superconductores para salvar las limitaciones binarias y multiplicar exponencialmente la capacidad de procesamiento. Lo consigue aprovechando la superposición de estados, el principio que permite estar simultáneamente en más de dos valores a la vez. Pero esta superposición es vulnerable a cualquier perturbación y la información contenida en cúbits físicos se pierde o altera (decoherencia), por lo que se utiliza la corrección de errores y la recuperación para desarrollar un cúbit lógico, que preserva la información cuántica.
“Pero no todos los tipos de cúbits permiten la corrección de errores cuánticos necesaria para permitir una computación fiable. Y sin ella, es poco probable que se logren soluciones valiosas a problemas clásicamente intratables [irresolubles con procesamiento convencional]. Es esencial pasar de la informática con cúbits físicos [vulnerables al ruido] a operar con lógicos y fiables”, argumenta Svore.
Para conseguirlo, Atom Coputing han recurrido a átomos neutros, con más estabilidad y capacidad de interconexión, como cúbits físicos para almacenar y procesar información cuántica mediante la manipulación con pulsos de luz láser.
Con 112 de ellos se han desarrollado, mediante la plataforma Azure Quantum de Microsoft, 24 cúbits lógicos entrelazados (el mayor número registrado hasta la fecha en un sistema comercial de átomos neutros) cuya fidelidad, según la investigación publicada en Arxiv, ha sido del 99,6%, la mayor robustez alcanzada por un sistema comercial, según los investigadores. Microsoft ha conseguido en esta ocasión duplicar los 12 cúbits lógicos fiables que alcanzó anteriormente con una trampa de iones de Quantinuum.
“Esos qubits lógicos son capaces no solo de entrelazarse, sino también de someterse a muchas operaciones lógicas sin fallar para permitir soluciones exitosas a cálculos complejos”, asegura Svore. La confluencia de ambas tecnologías permite, de acuerdo con las dos compañías, “una corrección de errores cuánticos más rápida, avanzada y eficiente”.
“Los cúbits lógicos han realizado con éxito cálculos basados en el algoritmo de Bernstein-Vazirani [un algoritmo cuántico diseñado por Ethan Bernstein y Umesh Vazirani a principios de los noventa para resolver un problema específico de forma más eficiente que por métodos clásicos]. Además, fueron capaces de producir una solución más precisa que el mismo cálculo con cúbits físicos”, detalla la investigadora de Microsoft.
En este sentido, Ben Bloom, fundador y director general de Atom Computing, añade: “Nuestra tecnología de átomos neutros altamente escalable se puede utilizar para crear grandes cantidades de cúbits de alta fidelidad, que son una parte crucial de la estrategia de Atom para construir computadoras cuánticas tolerantes a fallos”.
Los resultados han llevado a las dos compañías a anunciar la comercialización de un computador cuántico el próximo año con la tecnología desarrollada. “Al acoplar nuestros cúbits de átomos neutros de última generación con el sistema de virtualización de Microsoft [cúbits lógicos], ahora podemos ofrecer una máquina cuántica comercial confiable. Este sistema permitirá un rápido progreso en múltiples campos, incluyendo la química y la ciencia de los materiales”, asegura Bloom.
Las compañías no han especificado el precio de próximo computador que, además del sistema desarrollado a partir de los átomos neutros, integrará nube de computación de alto rendimiento (HPC) y modelos avanzados de inteligencia artificial a partir de la plataforma Azure Elements,
Este recurso ya se utiliza en química generativa para el desarrollo de nuevas moléculas sintetizables y útiles. Además, permite la creación de nuevos conjuntos de datos para entrenar modelos de inteligencia artificial y proporcionar soluciones a problemas complejos en otras industrias.
En este control de las unidades de información cuánticas participan numerosos laboratorios del mundo. En el ámbito de equipos, el Instituto de Investigación de Electrónica y Telecomunicaciones (ETRI, por sus siglas en inglés), en colaboración con el centro tecnológico coreano Kaist y la Universidad de Trento, ha anunciado el desarrollo de un sistema capaz de controlar ocho partículas de luz portadoras del campo electromagnético utilizando un chip de circuito integrado fotónico.
El equipo de investigación midió el efecto Hong-Ou-Mandel, un fenómeno cuántico por el cual dos fotones que entran desde diferentes direcciones pueden interferirse y recorrer juntos el mismo camino, y consiguió un estado entrelazado de cuatro cúbits en un circuito integrado. El objetivo es fabricar chips de 16 y 32 cúbits para avanzar en computación cuántica.
“Planeamos avanzar en nuestra tecnología de hardware [equipamiento] cuántico para un servicio de computación basado en la nube. Nuestro objetivo principal es desarrollar un sistema a escala de laboratorio para fortalecer nuestras capacidades de investigación en computación cuántica”, explica Yoon Chun-Ju, vicepresidente de la división de esta tecnología en el ETRI.
Su compañero Lee Jong-Moo, que participó en el desarrollo, es cauto aún, a pesar de los avances: “La investigación para la implementación práctica de los ordenadores cuánticos es muy activa en todo el mundo. Sin embargo, aún se necesita una amplia investigación a largo plazo para realizar la computación cuántica práctica, especialmente para superar los errores computacionales causados por el ruido en los procesos cuánticos”.
En este sentido, científicos del Instituto Max-Planck han demostrado una forma particularmente eficiente para que los fotones pueden entrelazarse con fonones acústicos de una forma resistente al ruido externo, según publica Physical Review Letters. La posibilidad de implementar este concepto en fibras ópticas o chips fotónicos integrados hace que este mecanismo sea de especial interés para su uso en tecnologías cuánticas modernas.
Tecnología en EL PAÍS
