Investigadores de la Universidad de Yale han demostrado uno de los pasos clave en el diseño de computadoras cuánticas modulares: la "teletransportación" deliberada de una puerta cuántica entre dos qubits.
La investigación se publica en la revista Nature. El principio principal de este trabajo es la teletransportación cuántica, una propiedad única de la mecánica cuántica, utilizada anteriormente para transferir estados cuánticos desconocidos entre dos partes sin enviar físicamente el estado en sí. Usando un protocolo teórico desarrollado en la década de 1990, los científicos de Yale demostraron experimentalmente una operación cuántica, una puerta, sin interacciones directas. Estas puertas son necesarias para la computación cuántica, que se basa en redes de sistemas cuánticos individuales, una arquitectura que muchos investigadores creen que puede compensar los errores inherentes a los procesadores de computación cuántica.
Un equipo dirigido por el investigador principal Robert Schoelkopf y el ex estudiante de posgrado Kevin Chow está explorando un enfoque modular para la computación cuántica. La modularidad inherente a todo, desde la organización de la célula biológica hasta los motores de los últimos cohetes de SpaceX, ha demostrado ser una estrategia eficaz para construir sistemas grandes y complejos. Una arquitectura modular cuántica consiste en un conjunto de módulos que funcionan como pequeños procesadores cuánticos conectados a una red más grande.
Los módulos de esta arquitectura están naturalmente aislados entre sí, lo que evita interacciones no deseadas en sistemas más grandes. Sin embargo, este aislamiento también complica las transacciones entre módulos. Las puertas teletransportadas son una forma de realizar operaciones entre módulos.
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Una descripción general de la red de arquitectura cuántica modular en un nuevo estudio.
“Nuestro trabajo fue la primera vez que se demostró este protocolo, donde la comunicación clásica ocurre en tiempo real, lo que permite una operación 'determinista' que realiza el proceso necesario cada vez”, dice Chow.
Las computadoras cuánticas en pleno funcionamiento tienen el potencial de alcanzar velocidades computacionales órdenes de magnitud superiores a las de las supercomputadoras actuales. Los científicos de Yale están a la vanguardia de la investigación para desarrollar las primeras computadoras cuánticas completamente funcionales y ya han realizado un trabajo innovador en computación cuántica con circuitos superconductores.
La computación cuántica se realiza con bits sensibles de datos conocidos como qubits, que son propensos a errores. En los sistemas cuánticos experimentales, los qubits "lógicos" son controlados por qubits "auxiliares" para el registro y la corrección instantánea de errores.
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“Nuestro experimento es la primera demostración de una operación de dos qubits entre qubits lógicos”, dice Schoelkopf. "Este es un hito en el camino hacia el procesamiento de información cuántica con qubits de corrección de errores".
Vladimir Guillén
