El progreso reciente en la computación Kwantum ha demostrado una ruta prometedora hacia los sistemas escalables y erróneos. Un estudio de la Universidad de California, Riverside (UCR), publicado en Evaluación física arevela que los chips cuánticos de pequeña escala actuales se pueden interconectar para formar una arquitectura de computación kwantum más potente.
Los investigadores llevaron a cabo simulaciones de arquitecturas de chips cuánticos realistas y descubrieron que incluso si las conexiones entre chips fueran más ruidosos, hasta diez veces más que los chips individuales, el sistema aún podría mantener las posibilidades de detección y corrección de errores. Esto indica un paso crucial en la realización de aplicaciones cuánticas a gran escala.
Mohamed A. Shalby, el primer autor del estudio y candidato a doctorado en el Departamento de Física y Astronomía de UCR, enfatizó que su trabajo no se centró en desarrollar una nueva tecnología de chips, sino en el uso de chips existentes. «Mientras cada chip funcione con alta fe, las conexiones intermedias pueden ser ‘lo suficientemente buenas’ no perfectas y aún podemos construir un sistema tolerante a errores», dijo.
Las escalas en la computación Kwantum se refieren a la posibilidad de administrar cantidades crecientes de datos sin poner en peligro el rendimiento, mientras que la tolerancia a las fallas garantiza la confiabilidad al detectar y corregir automáticamente los errores. Históricamente, la conexión de varios chips cuánticos ha asumido desafíos debido al ruido generado al vincular chips en entornos criogénicos separados. Este ruido a menudo dificulta la eficacia de los protocolos de corrección de errores.
Los resultados sugieren que el enfoque convencional en aumentar el número de qubits puede no ser el único tamaño para el desarrollo cuántico. En cambio, los investigadores enfatizan que la integración de chips más pequeños y confiables puede producir sistemas cuánticos escalables que son aún más capaces de aplicaciones prácticas de lo esperado.
El estudio incluyó realizar miles de simulaciones en diferentes diseños modulares e investigar cómo funcionaban diferentes métodos de conexión bajo una serie de niveles de falla y condiciones de ruido. Los parámetros utilizados se inspiraron en la infraestructura cuántica actual de Google, ofreciendo una formación realista para la investigación.
Shalby señaló que aunque los qubits lógicos individuales a menudo pueden requerir grupos de qubits físicos extensos para la corrección de errores, el uso de métodos existentes para el «código de superficie» permite construir disputas lógicas de la fidelidad. Estos chips de código de superficie pueden administrar efectivamente los errores en su arquitectura.
Esta investigación marca un cambio fundamental en la construcción de sistemas cuánticos, que revela una ruta a una computación cuántica más práctica. Además de los empleados Leonid P. Pryadko, Renyu Wang en UCR y Denis Sedov de la Universidad de Stuttgart, Shalby está listo para contribuir al futuro de la tecnología cuántica, que utilizan medios existentes para acelerar el desarrollo de sistemas cuánticos confiables.
