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Investigadores de la Universidad de Oxford han logrado reducir al mínimo histórico la tasa de error de operaciones lógicas en las computadoras cuánticas. Gracias a su método empleado de trampa de iones, manipular un cúbit (qubit), la unidad mínima de información de una máquina cuántica, ahora supone la probabilidad de un error por cada 6.7 millones de operaciones.
¿Operación lógica? ¿tasa de error?
Las operaciones lógicas (también conocidas como puertas cuánticas) de una computadora cuántica son las que permiten manipular el estado de un cúbit para construir algoritmos que, a su vez, realizan cálculos complejos. Imagina que son la base que permite crear “programas” de un ordenador convencional.
Cuando se aplica una puerta cuántica a un cúbit, existe una probabilidad de que el resultado no se ejecute como se espera. Esta escenario es lo que se denomina como tasa de error de una operación lógica, y se debe a la naturaleza intrínseca de los cúbits como sistemas cuánticos extremadamente sensibles. A veces el error se produce por ruido ambiental, y en otras ocasiones, simplemente por el fenómeno de la decoherencia. Por lo tanto, a menor tasa de error, más confiables serán los resultados de las computadoras cuánticas.
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Un equipo de investigadores diseñó un protocolo más detallado y eficiente para caracterizar errores en las puertas cuánticas.
Computadoras cuánticas más confiables
Los experimentos de la Universidad de Oxford han alcanzado una tasa de error de 0.000015%. De acuerdo con su comunicado, representa un récord en la historia de la computación cuántica y una mejora sustancial con respecto a su última marca registrada hace 10 años, registrada en un error en un millón. Los expertos explican que ahora es más probable que te caiga un rayo a que una de sus puertas lógicas cometa un error con un cúbit.
El hito tiene repercusiones directas en la arquitectura de las computadoras cuánticas. Entre más alta sea la tasa de error, más cúbits se necesitan para corregirse unos a otros y, por ende, el costo, tamaño y complejidad de la máquina aumentan.
“Al reducir drásticamente la probabilidad de error, este trabajo reduce significativamente la infraestructura necesaria para su corrección, lo que abre el camino para que las futuras computadoras cuánticas sean más pequeñas, rápidas y eficientes. El control preciso de los cúbits también será útil para otras tecnologías cuánticas, como relojes y sensores cuánticos”, explicó Molly Smith, coautora del estudio y estudiante de posgrado.
El equipo logró reducir la tasa de error al emplear un método alterno para obtener un cúbit. Mientras que convencionalmente se utilizan pulsos láser para manipular las transiciones de energía en iones atrapados, el grupo de Oxford capturó un ion de calcio en una trampa electromagnética y empleó microondas para manipularlo. Básicamente, utilizaron un chip que atrapa iones operando a temperatura ambiente, lo que a futuro podría simplificar los requisitos técnicos de la computación cuántica.
Si bien reducir la tasa de error en un cúbit es un logro significativo, el verdadero reto consiste en mantener o disminuir esa tasa cuando se utilizan dos o más cúbits simultáneamente, advierten los autores. Solo en esa configuración, una computadora cuántica podrá ser verdaderamente útil. Sin embargo, en dichos escenarios, la tasa de error asciende a 1 en cada 2,000 operaciones.
