Los investigadores se dan cuenta de la primera operación de una computadora de lógica cuántica entre dos módulos cuánticos separados en diferentes laboratorios.
Las computadoras cuánticas de hoy contienen hasta varias docenas de unidades de memoria y procesamiento, los llamados qubits. Severin Daiss, Stefan Langenfeld y sus colegas del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching han interconectado exitosamente dos qubits de este tipo ubicados en diferentes laboratorios parauna computadora cuántica distribuida conectando los qubits con una fibra óptica de 60 metros de largo. A tal distancia se dieron cuenta de una puerta de lógica cuántica, el bloque de construcción básico de una computadora cuántica. Hace que el sistema sea el primer prototipo mundial de una computadora cuántica.computadora cuántica distribuida.
Las limitaciones de las arquitecturas qubit anteriores
Las computadoras cuánticas son considerablemente diferentes de las computadoras "binarias" tradicionales: se espera que las futuras realizaciones de ellas realicen fácilmente cálculos específicos para los cuales las computadoras tradicionales tomarían meses o incluso años, por ejemplo, en el campo del cifrado y descifrado de datos.El rendimiento de las computadoras binarias es el resultado de grandes memorias y ciclos de computación rápidos, el éxito de la computadora cuántica se basa en el hecho de que una sola unidad de memoria, un bit cuántico, también llamado "qubit", puede contener superposiciones de diferentes valores posibles en elPor lo tanto, una computadora cuántica no solo calcula un resultado a la vez, sino muchos resultados posibles en paralelo. Cuantos más qubits estén interconectados en una computadora cuántica, más complejos cálculos puede realizar.
Las operaciones básicas de computación de una computadora cuántica son puertas de lógica cuántica entre dos qubits. Tal operación cambia, dependiendo del estado inicial de los qubits, sus estados mecánicos cuánticos. Para que una computadora cuántica sea superior a una normalcomputadora para varios cálculos, tendría que interconectar de manera confiable muchas docenas, o incluso miles de qubits para miles de operaciones cuánticas. A pesar de los grandes éxitos, todos los laboratorios actuales todavía están luchando por construir una computadora cuántica tan grande y confiable, ya que cadaqubit hace que sea mucho más difícil construir una computadora cuántica en una sola configuración.Los qubits se implementan, por ejemplo, con átomos individuales, elementos superconductores o partículas de luz, todos los cuales deben aislarse perfectamente entre sí y elmedio ambiente. Cuantos más qubits estén dispuestos uno al lado del otro, más difícil será aislarlos y controlarlos desde el exterior al mismo tiempo.
línea de datos y unidad de procesamiento combinadas
Una forma de superar las dificultades técnicas en la construcción de computadoras cuánticas se presenta en un nuevo estudio en la revista Science por Severin Daiss, Stefan Langenfeld y colegas del grupo de investigación de Gerhard Rempe en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching.En este trabajo apoyado por el Instituto de Ciencias Fotónicas Castelldefels, España, el equipo logró conectar dos módulos de qubit a una distancia de 60 metros de tal manera que forman efectivamente una computadora cuántica básica con dos qubits.distancia, realizamos una operación de computación cuántica entre dos configuraciones de qubit independientes en diferentes laboratorios ", enfatiza Daiss. Esto permite la posibilidad de fusionar computadoras cuánticas más pequeñas en una unidad de procesamiento conjunta.
En el pasado se logró simplemente acoplar qubits distantes para generar un entrelazamiento entre ellos, pero ahora, la conexión se puede usar adicionalmente para cálculos cuánticos. Para este propósito, los investigadores emplearon módulos que consisten en un solo átomo como un qubit que se posicionaentre dos espejos. Entre estos módulos, envían un único cuanto de luz, un fotón, que se transporta en la fibra óptica. Este fotón se entrelaza con los estados cuánticos de los qubits en los diferentes módulos. Posteriormente, el estado de uno de loslos qubits se cambian de acuerdo con el estado medido del "fotón ancilla", realizando una operación CNOT de mecánica cuántica con una fidelidad del 80 por ciento. El siguiente paso sería conectar más de dos módulos y alojar más qubits en los módulos individuales.
Computadoras cuánticas de mayor rendimiento a través de la computación distribuida
El líder del equipo y director del instituto, Gerhard Rempe, cree que el resultado permitirá avanzar aún más en la tecnología: "Nuestro esquema abre una nueva ruta de desarrollo para la computación cuántica distribuida". Podría permitir, por ejemplo, construir una computadora cuántica distribuida que consista enmuchos módulos con pocos qubits que están interconectados con el método recientemente introducido. Este enfoque podría eludir la limitación de las computadoras cuánticas existentes para integrar más qubits en una sola configuración y, por lo tanto, podría permitir sistemas más potentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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