Un equipo internacional de investigadores ha encontrado una nueva forma de acelerar la computación cuántica que podría allanar el camino para grandes avances en la potencia de procesamiento de la computadora.
Los científicos de la Universidad de Nottingham y la Universidad de Estocolmo han acelerado la computación cuántica de iones atrapados utilizando un nuevo enfoque experimental: iones Rydberg atrapados; sus resultados acaban de publicarse en Naturaleza .
En las computadoras digitales convencionales, las puertas lógicas consisten en bits operativos que son dispositivos electrónicos basados en silicio. La información se codifica en dos estados clásicos "0" y "1" de un bit. Esto significa que las capacidades de una computadora clásica aumentan linealmentecon el número de bits. Para hacer frente a los problemas científicos e industriales emergentes, se construyen grandes instalaciones informáticas o supercomputadoras.
capacidad para mejorar el enredo cuántico
Una computadora cuántica se opera usando puertas cuánticas, es decir, operaciones de circuito básico en bits cuánticos qubits que están hechos de partículas cuánticas microscópicas, como átomos y moléculas. Un mecanismo fundamentalmente nuevo en una computadora cuántica es la utilización de entrelazamiento cuántico,que puede unir dos o un grupo de qubits juntos de modo que su estado físico ya no pueda describirse. La capacidad de una computadora cuántica aumenta exponencialmente con el número de qubits. El uso eficiente del enredo cuántico mejora drásticamente la capacidad de un cuantocomputadora para poder enfrentar problemas desafiantes en áreas que incluyen criptografía, material y ciencias de la medicina.
Entre los diferentes sistemas físicos que pueden usarse para hacer una computadora cuántica, los iones atrapados han liderado el campo durante años. El principal obstáculo para una computadora cuántica de iones atrapados a gran escala es la desaceleración de las operaciones informáticas a medida que el sistemaampliado. Esta nueva investigación puede haber encontrado la respuesta a este problema.
El trabajo experimental fue realizado por el grupo de Markus Hennrich en SU utilizando iones Rydberg gigantes, 100,000,000 veces más grandes que los átomos o iones normales. Estos iones enormes son altamente interactivos e intercambian información cuántica en menos de un microsegundo. La interacción entre elloscrea un enredo cuántico. Chi Zhang de la Universidad de Estocolmo y sus colegas utilizaron la interacción de enredo para llevar a cabo una operación de computación cuántica una puerta de enredo alrededor de 100 veces más rápido de lo que es típico en los sistemas de iones atrapados.
Chi Zhang explica: "Por lo general, las compuertas cuánticas se ralentizan en sistemas más grandes. ¡Este no es el caso de nuestra compuerta cuántica y las compuertas de iones Rydberg en general! Nuestra compuerta podría permitir que las computadoras cuánticas se amplíen a tamaños donde sean realmente útiles! "
Weibin Li Universidad de Nottingham, Reino Unido e Igor Lesanovsky Universidad de Nottingham, Reino Unido, y Universidad de Tübingen, Alemania han realizado cálculos teóricos que respaldan el experimento e investigan las fuentes de error. Su trabajo teórico confirmó que efectivamente existeno se espera una desaceleración una vez que los cristales de iones se agranden, lo que resalta la posibilidad de una computadora cuántica escalable.
Weibin Li, Profesor Asistente, Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham, agrega: "Nuestro análisis teórico muestra que una computadora cuántica de iones Rydberg atrapada no solo es rápida, sino también escalable, lo que hace posible la computación cuántica a gran escala sin preocuparsesobre el ruido ambiental. El trabajo teórico y experimental conjunto demuestra que el cálculo cuántico basado en iones Rydberg atrapados abre una nueva ruta para implementar puertas cuánticas rápidas y al mismo tiempo podría superar muchos obstáculos encontrados en otros sistemas ".
Actualmente, el equipo está trabajando para enredar un mayor número de iones y lograr operaciones de computación cuántica aún más rápidas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nottingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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