Un científico de la Universidad de Sydney ha logrado lo que una fuente de la industria cuántica ha descrito como "algo que muchos investigadores pensaban que era imposible".
El Dr. Benjamin Brown de la Facultad de Física ha desarrollado un tipo de código de corrección de errores para computadoras cuánticas que liberará más hardware para hacer cálculos útiles. También proporciona un enfoque que permitirá a compañías como Google e IBM diseñar mejores cuánticasmicrochips.
Lo hizo aplicando un código ya conocido que opera en tres dimensiones a un marco bidimensional.
"El truco es usar el tiempo como la tercera dimensión. Estoy usando dos dimensiones físicas y agrego el tiempo como la tercera dimensión", dijo el Dr. Brown. "Esto abre posibilidades que no teníamos antes".
Su investigación se publica hoy en Avances científicos .
"Es un poco como tejer", dijo. "Cada fila es como una línea unidimensional. Teje fila tras fila de lana y, con el tiempo, esto produce un panel de material bidimensional".
computadoras cuánticas tolerantes a fallas
La reducción de errores en la computación cuántica es uno de los mayores desafíos que enfrentan los científicos antes de que puedan construir máquinas lo suficientemente grandes como para resolver problemas útiles.
"Debido a que la información cuántica es tan frágil, produce muchos errores", dijo el Dr. Brown, investigador del Instituto de Nano de la Universidad de Sydney.
Erradicar completamente estos errores es imposible, por lo que el objetivo es desarrollar una arquitectura "tolerante a fallas" donde las operaciones de procesamiento útiles superen con creces las operaciones de corrección de errores.
"Su teléfono móvil o computadora portátil realizará miles de millones de operaciones durante muchos años antes de que un solo error active una pantalla en blanco o algún otro mal funcionamiento. Las operaciones cuánticas actuales tienen la suerte de tener menos de un error por cada 20 operaciones, y eso significa millonesde errores por hora ", dijo el Dr. Brown, quien también ocupa un puesto en el Centro de Excelencia ARC para Sistemas de Ingeniería Cuántica.
"Eso son muchos puntos caídos"
La mayoría de los bloques de construcción en las computadoras cuánticas experimentales de hoy en día - bits cuánticos o qubits - son ocupados por la "sobrecarga" de la corrección de errores.
"Mi enfoque para suprimir errores es usar un código que opera a través de la superficie de la arquitectura en dos dimensiones. El efecto de esto es liberar a gran parte del hardware de la corrección de errores y permitir que continúe con lo útil", dijo el Dr. Brown.
La Dra. Naomi Nickerson es Directora de Arquitectura Cuántica en PsiQuantum en Palo Alto, California, y no está relacionada con la investigación. Ella dijo: "Este resultado establece una nueva opción para realizar puertas tolerantes a fallas, que tiene el potencial de reducir en gran medida los gastos generales yacercar la computación cuántica práctica "
Camino a la computación universal
Las nuevas empresas como PsiQuantum, así como las grandes firmas tecnológicas Google, IBM y Microsoft, lideran la carga para desarrollar tecnología cuántica a gran escala. Es urgente encontrar códigos de corrección de errores que permitan a sus máquinas escalar.
El Dr. Michael Beverland, investigador sénior en Microsoft Quantum y que también no está relacionado con la investigación, dijo: "Este documento explora un enfoque exótico y emocionante para realizar computación cuántica tolerante a fallas, señalando el camino hacia una computación cuántica universal potencialmente potencial en dos espaciosdimensiones sin la necesidad de destilación, algo que muchos investigadores pensaron que era imposible "
Los códigos bidimensionales que existen actualmente requieren lo que el Dr. Beverland llama destilación, más precisamente conocido como 'destilación de estado mágico'. Aquí es donde el procesador cuántico clasifica los cálculos múltiples y extrae los útiles.
Esto mastica mucho hardware informático simplemente suprimiendo los errores.
"He aplicado el poder del código tridimensional y lo he adaptado al marco bidimensional", dijo el Dr. Brown.
El Dr. Brown ha estado ocupado este año. En marzo publicó un artículo en la revista de física más importante Cartas de revisión física con colegas de EQUS y la Universidad de Sydney. En esa investigación, él y sus colegas desarrollaron un decodificador que identifica y corrige más errores que nunca antes, logrando un récord mundial en corrección de errores.
"Identificar los errores más comunes es otra forma de liberar más potencia de procesamiento para cálculos útiles", dijo el Dr. Brown.
El profesor Stephen Bartlett es coautor de ese artículo y dirige el grupo de investigación de teoría de la información cuántica en la Universidad de Sydney.
"Nuestro grupo en Sydney está muy enfocado en descubrir cómo podemos ampliar los efectos cuánticos para que puedan alimentar dispositivos a gran escala", dijo el profesor Bartlett, quien también es decano asociado de investigación en la Facultad de Ciencias.
"El trabajo del Dr. Brown ha demostrado cómo hacer esto para un chip cuántico. Este tipo de progreso nos permitirá pasar de pequeñas cantidades de qubits a números muy grandes y construir computadoras cuánticas ultrapotentes que resolverán los grandes problemas del mañana"
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Materiales proporcionado por Universidad de Sydney . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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