El MIT nos acaba de colocar más cerca del gran hito en ordenadores cuánticos: la corrección de errores

El MIT nos acaba de colocar más cerca del gran hito en ordenadores cuánticos: la corrección de errores

El rápido desarrollo que está experimentando la computación cuántica está desmontando poco a poco las opiniones que ponen en duda el potencial de esta disciplina. Uno de los mayores retos a los que se enfrenta es la necesidad de que los ordenadores cuánticos sean capaces de enmendar sus propios errores, y tres estudios diferentes defienden lo cerca que estamos de lograrlo.

Un grupo de investigación en computación cuántica australiano, otro holandés y un tercer equipo japonés publicaron en Nature en enero de 2022 otros tantos artículos científicos en los que explican con todo detalle el procedimiento que utilizaron para poner a punto cúbits superconductores que tienen una precisión superior al 99%. Cuando los errores son tan poco frecuentes es mucho más fácil corregirlos.

En el otro platillo de la balanza permanece erguido Gil Kalai, un matemático israelí y profesor en Yale que ha pronosticado que los ordenadores cuánticos nunca serán capaces de enmendar sus errores. Según este investigador el incremento del número de estados de los sistemas cuánticos y de su complejidad provocará que acaben comportándose como los ordenadores clásicos, por lo que la superioridad de los primeros acabará evaporándose.

El MIT ha dado un paso firme hacia delante

Antes de que indaguemos en el logro de los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) merece la pena que repasemos brevemente qué ha conseguido en el ámbito de la corrección de errores una de las empresas que más está contribuyendo al desarrollo de los ordenadores cuánticos: IBM. El itinerario que publicó en diciembre de 2023 nos anticipó que antes de que concluyese 2024 estaría lista la plataforma Heron (5K) dotada de mitigación de errores. Y esta compañía cumplió su promesa.

El principal problema al que se enfrentan los ordenadores cuánticos en el ámbito de la corrección de errores es el ruido, entendido como las perturbaciones que pueden alterar el estado interno de los cúbits e introducir errores de cálculo. La estrategia por la que están optando muchos de los grupos de investigación que están involucrados en el desarrollo de los ordenadores cuánticos consiste en monitorizar las operaciones que llevan a cabo los cúbits para identificar errores en tiempo real y corregirlos. El problema es que desde un punto de vista práctico esta estrategia es muy desafiante.

No obstante, hay un camino alternativo. Se conoce como 'mitigación de errores', y, muy a grandes rasgos, en vez de monitorizar en tiempo real qué sucede en los cúbits permite que lleven a cabo sus cálculos aunque tengan errores y solo al final del proceso se infiere cuál es el resultado correcto. Esta técnica ya está entregando resultados muy prometedores. De hecho, esta característica es la que permite al procesador cuántico Heron aventajar a los demás chips cuánticos desarrollados por IBM hasta ahora.

Lo que proponen los investigadores del MIT en el artículo que han publicado en Nature Communications es una aproximación diferente a la corrección de errores. De hecho, en su texto describen cómo han logrado acoplar átomos artificiales y fotones con el propósito de utilizar este mecanismo para procesar información cuántica a una velocidad más alta que la que nos entregan los prototipos de máquinas cuánticas actuales.

Este tipo peculiar de acoplamiento entre la luz y la materia se puede usar para fabricar cúbits muy robustos y capaces de procesar información hasta diez veces más rápido que un procesador cuántico como los disponibles actualmente. Yufeng Ye, el autor principal de este artículo, sostiene que "esta tecnología eliminaría uno de los cuellos de botella de los ordenadores cuánticos. Habitualmente es necesario medir los resultados de los cálculos entre rondas de corrección de errores".

En esta declaración este científico ha hecho algo muy importante: ha establecido una relación entre el acoplamiento fuerte de la luz y la materia que presumiblemente puede utilizarse para producir un nuevo tipo de cúbits y la corrección de errores. "Esta estrategia podría acelerar el momento en el que llegaremos a la computación cuántica tolerante a fallos y podremos desarrollar aplicaciones reales con valor práctico", asegura Ye. Suena realmente bien, aunque no debemos pasar por alto que lo que han hecho estos científicos por el momento es una demostración de física fundamental. El desafío a partir de ahora es llevar esta tecnología a la práctica.

Imagen | IBM

Más información | Nature Communications

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La noticia El MIT nos acaba de colocar más cerca del gran hito en ordenadores cuánticos: la corrección de errores fue publicada originalmente en Xataka por Juan Carlos López .