La información cuántica es frágil, razón por la cual las computadoras cuánticas deben poder corregir errores. Pero, ¿y si se pierden qubits completos? Los investigadores ahora presentan un método que permite que las computadoras cuánticas sigan funcionando incluso si pierden algunos qubits en el camino.
Los qub, los portadores de información cuántica, son propensos a errores inducidos por interacciones ambientales no deseadas. Estos errores se acumulan durante un cálculo cuántico y, por lo tanto, corregirlos es un requisito clave para un uso confiable de las computadoras cuánticas
Ya es bien sabido que las computadoras cuánticas pueden soportar una cierta cantidad de errores computacionales, como errores de inversión de bits o de fase. Sin embargo, además de los errores computacionales, los qubits pueden perderse por completo. Dependiendo del tipo de computadora cuántica, esto puede deberse a la pérdida real de partículas, como átomos o iones, o debido a la transición de partículas cuánticas, por ejemplo, a estados de energía no deseados, de modo que ya no se reconocen como un qubit. Cuando se pierde un qubit, la información enlos qubits restantes se codifican y desprotegen, lo que hace que este proceso sea un tipo de error potencialmente fatal.
Detectar y corregir pérdidas en tiempo real
Un equipo de físicos dirigido por Rainer Blatt del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck, en colaboración con físicos teóricos de Alemania e Italia, ha desarrollado e implementado técnicas avanzadas que permiten que su computadora cuántica de iones atrapados se adapte enen tiempo real hasta la pérdida de qubits y para mantener la protección de la frágil información cuántica almacenada. "En nuestra computadora cuántica de iones atrapados, los iones que albergan los qubits pueden quedar atrapados durante mucho tiempo, incluso días", dice el físico Roman Stricker de Innsbruck.Sin embargo, nuestros iones son mucho más complejos que una descripción simplificada como una captura de qubit de dos niveles. Esto ofrece un gran potencial y flexibilidad adicional para controlar nuestra computadora cuántica, pero desafortunadamente también brinda la posibilidad de que la información cuántica se filtre fuera del espacio qubit.debido a operaciones imperfectas o desintegración radiativa ". Utilizando un enfoque desarrollado por el grupo de tecnología cuántica teórica de Markus Müller en RWTH Aachen University y Forschungszentrum Jülich, en colaboración con Davide Vodola de la Universidad de Bolonia, el equipo de Innsbruck ha demostrado que dicha fuga puede detectarse y corregirse en tiempo real.Müller enfatiza que "combinar la corrección de errores cuánticos con la corrección de pérdidas y fugas de qubits es el siguiente paso necesario hacia la computación cuántica robusta y a gran escala".
Técnicas de amplia aplicación
Los investigadores tuvieron que desarrollar dos técnicas clave para proteger su computadora cuántica de la pérdida de qubits. El primer desafío fue detectar la pérdida de un qubit en primer lugar: "Medir el qubit directamente no era una opción, ya que esto destruiríala información cuántica que se almacena en él ", explica Philipp Schindler de la Universidad de Innsbruck." Logramos superar este problema mediante el desarrollo de una técnica en la que usamos un ion adicional para probar si el qubit en cuestión todavía estaba allí o no, sinperturbarlo ", explica Martin Ringbauer. El segundo desafío fue adaptar el resto del cálculo en tiempo real en caso de que el qubit se perdiera. Esta adaptación es crucial para descifrar la información cuántica después de una pérdida y mantener la protección de los qubits restantesThomas Monz, quien dirige el equipo de Innsbruck, enfatiza que "todos los componentes básicos desarrollados en este trabajo son fácilmente aplicables a otras arquitecturas de computadora cuántica y otrostum protocolos de corrección de errores. "
La investigación fue financiada por el Austrian Science Fund FWF, la Agencia Austriaca de Promoción de la Investigación FFG y la Unión Europea, entre otros.
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Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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