Un estudio dirigido por físicos de la Universidad de Swansea en Gales, realizado por un equipo internacional de investigadores y publicado en la revista Revisión física X muestra que las tecnologías de trampa de iones disponibles en la actualidad son adecuadas para construir computadoras cuánticas a gran escala. Los científicos introducen protocolos de corrección de errores cuánticos de iones atrapados que detectan y corrigen errores de procesamiento.
Para alcanzar su máximo potencial, los prototipos de computadora cuántica de hoy deben cumplir con criterios específicos: primero, deben hacerse más grandes, lo que significa que deben consistir en un número considerablemente mayor de bits cuánticos. Segundo, deben sercapaz de procesar errores. "Todavía fallamos al ejecutar cálculos complejos porque el ruido ambiental y los errores hacen que el sistema se salga de control", dice el físico cuántico Rainer Blatt en Innsbruck. "Al usar la corrección de errores cuánticos, podemos responder mejor a este desafío."Las computadoras clásicas usan esquemas similares para detectar y corregir errores durante el almacenamiento y la transferencia de datos: antes de que los datos se almacenen y transfieran, se agrega redundancia a los datos, generalmente en forma de bits adicionales que detectan y corrigen errores. Los científicos han desarrollado esquemas comparables para cuánticacomputadoras, donde la información cuántica se codifica en varios bits cuánticos físicos entrelazados. "Aquí explotamos las propiedades mecánicas cuánticas para la detección de erroresnd corrección ", explica Markus Müller de la Universidad de Swansea, Gales."Si podemos mantener el ruido por debajo de un cierto umbral, podremos construir computadoras cuánticas que puedan realizar cálculos cuánticos de complejidad arbitraria aumentando el número de bits cuánticos entrelazados en consecuencia".
atrapando iones en un laberinto
Markus Müller y su colega Alejandro Bermúdez Carballo explican que para lograr este objetivo, las capacidades de las plataformas tecnológicas deben ser explotadas de manera óptima. "Para la corrección de errores beneficiosos necesitamos circuitos cuánticos que sean estables y funcionen de manera confiable incluso en condiciones realistas inclusosi se producen errores adicionales durante la corrección de errores ", explica Bermúdez. Introdujeron nuevas variantes de protocolos tolerantes a fallas e investigaron cómo se pueden implementar con las operaciones disponibles actualmente en las computadoras cuánticas. Los investigadores encontraron que una nueva generación de trampas de iones segmentadas ofrece lo idealcondiciones para el proceso: los iones se pueden transportar rápidamente a través de diferentes segmentos de la matriz de trampas. Los procesos sincronizados con precisión permiten operaciones paralelas en diferentes regiones de almacenamiento y procesamiento. Al usar dos tipos diferentes de iones en una trampa, los científicos pueden usar un tipo como portadores delos qubits de datos, mientras que el otro puede usarse para la medición de errores, la supresión de ruidossion y enfriamiento.
Una nueva generación de computadoras cuánticas
Basándose en la experiencia experimental de grupos de investigación en Innsbruck, Mainz, Zurich y Sydney, los investigadores definieron criterios que permitirán a los científicos determinar si la corrección de error cuántico es beneficiosa. Al usar esta información, pueden guiar el desarrollo de futuros iones.atrapar computadoras cuánticas con el objetivo de obtener un bit cuántico lógico en el futuro cercano que, debido a la corrección de errores, exceda las propiedades de un bit cuántico físico puro.
El grupo de investigación de Simon Benjamin en la Universidad de Oxford mostró a través de complejas simulaciones numéricas de los nuevos protocolos de corrección de errores cómo se debe construir el hardware de las computadoras cuánticas de trampa de iones de próxima generación para poder procesar la información con tolerancia a fallas ". Nuestro númeroLos resultados muestran claramente que las tecnologías de última generación de trampas de iones son muy adecuadas para servir como plataformas para construir computadoras cuánticas tolerantes a fallas a gran escala ", explica Benjamin.
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Materiales proporcionado por Universidad de Swansea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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