Investigadores de la Universidad de Medicina y Odontología de Tokio TMDU, RIKEN y la Universidad de Tokio proponen un método mejorado para aislar los qubits en una computadora cuántica del entorno externo, lo que puede ayudar a marcar el comienzo de la era de la computación cuántica práctica
Tokio, Japón - Un equipo de investigación de la Universidad Médica y Dental de Tokio TMDU, RIKEN y la Universidad de Tokio han demostrado cómo aumentar la vida útil de los qubits dentro de las computadoras cuánticas mediante el uso de un qubit de "filtro" adicional.el trabajo puede ayudar a crear computadoras cuánticas de mayor fidelidad que se puedan usar en aplicaciones financieras, criptográficas y químicas.
Las computadoras cuánticas están preparadas para tener un gran impacto en una variedad de campos, desde la seguridad de Internet hasta el desarrollo de medicamentos. En lugar de limitarse a 0s y 1s binarios de las computadoras clásicas, los qubits en las computadoras cuánticas pueden tomar valores que son superposiciones arbitrariasde los dos. Esto permite a las computadoras cuánticas el potencial de resolver ciertos problemas, como descifrar cifrados criptográficos, mucho más rápido que las máquinas actuales.
Sin embargo, existe una compensación fundamental entre la vida útil de las superposiciones de qubit y la velocidad de procesamiento. Esto se debe a que los qubits deben protegerse cuidadosamente de la interacción con el entorno, o la superposición frágil volverá a ser solo uno o ceroen un proceso llamado decoherencia. Para retrasar esta pérdida de fidelidad cuántica, los qubits en las computadoras cuánticas se acoplan débilmente a la línea de control a través de la cual se aplican los pulsos de control qubit. Desafortunadamente, un acoplamiento tan débil limita la velocidad en que se pueden ejecutar los cálculos.
Ahora, el equipo de la Universidad de Medicina y Odontología de Tokio TMDU muestra teóricamente cómo el acoplamiento de un segundo qubit de "filtro" a la línea de control puede reducir en gran medida el ruido y las pérdidas radiativas espontáneas que conducen a la decoherencia. Esto permite que las conexiones seanfuerte, que se presta a tiempos de ciclo más rápidos.
"En nuestra solución, el filtro qubit actúa como un espejo no lineal, que refleja completamente la radiación del qubit debido a la interferencia destructiva, pero transmite fuertes pulsos de control debido a la saturación de absorción", dice el primer autor Kazuki Koshino.
Esta investigación ayuda a lograr un futuro en el que se puedan encontrar computadoras cuánticas en todas las empresas y laboratorios de investigación. A muchas empresas de investigación operativa les gustaría usar computadoras cuánticas para resolver problemas de optimización que se consideraban demasiado intensivos para las computadoras convencionales, mientras que a los químicos les gustaríapara usarlos para simular el movimiento de los átomos dentro de las moléculas.
"Las computadoras cuánticas se mejoran día a día por compañías como IBM y Google. A medida que se vuelven más rápidas y más robustas, pueden estar aún más extendidas", dice el autor principal Yasunobu Nakamura.
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Materiales proporcionado por Universidad de Medicina y Odontología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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