LOS CIENTÍFICOS DEMUESTRAN POR PRIMERA VEZ EL COMPORTAMIENTO VITAL DE LAS COMPUTADORAS CUÁNTICAS

Por primera vez, los investigadores han podido demostrar mediante un experimento que empleó una serie de piezas de computación cuántica que, al ser tomadas en conjunto, son más precisas que la suma de sus partes.

Las computadoras cuánticas se construyen individualmente a partir de una serie de piezas diferentes, algunas de las cuales pueden romperse en ocasiones. Pero en el nuevo experimento, los científicos demostraron que esas piezas pegadas pueden ser menos propensas a errores que cualquier pieza en particular.

Este comportamiento será necesario para aumentar la fiabilidad de las computadoras cuánticas con fines prácticos. Los científicos sugieren que la tecnología podría cambiar algún día el mundo, al permitir hacer cálculos más rápidos de lo que nunca se había pensado, pero primero hay que realizar un trabajo fundamental como el que se realizó en el experimento para garantizar que esos cálculos sean confiables.

En la investigación, los científicos tomaron una serie de qubits, o la versión cuántica de los bits, y los juntaron en una unidad sola llamada “qubit lógico”, el cual fue ensamblado de forma que pudiera detectar y corregir fácilmente los errores, además de ser capaz de tolerar las fallas para minimizar cualquier efecto negativo.

Lo anterior permitió a los científicos demostrar que el qubit lógico era más fiable que la parte más propensa a errores del proceso de fabricación. Conforme a lo previsto el qubit lógico funcionó el 99,4 por ciento de las veces, a pesar de que se basaba en seis operaciones cuánticas diferentes que solo funcionaban el 98,9 por ciento de las veces.

Esa pequeña diferencia supondría una gran mejora si se produjera en computadoras reales: a medida que las computadoras cuánticas se convierten en máquinas más grandes y prácticas, cualquier error se agrava y podría reducir rápidamente la utilidad de la computadora.

“Los qubits compuestos por iones atómicos idénticos son muy limpios de por sí”, afirmó Christopher Monroe, que ayudó a dirigir la investigación. “Sin embargo, en algún momento, cuando se necesitan muchos qubits y operaciones, hay que reducir aún más los errores, y es más sencillo añadir más qubits y codificar la información de forma diferente.”

“La belleza de los códigos de corrección de errores para los iones atómicos es que pueden ser muy eficientes y se pueden activar de forma flexible mediante controles de software”, agregó Monroe.

Como ocurre con cualquier otro sistema, las computadoras acabarán sufriendo inevitablemente errores. Pero en las tecnologías informáticas existentes, el sistema es capaz de vigilarse a sí mismo mediante la eliminación de esos errores con la suficiente precisión como para que los resultados sean fiables.

“Lo sorprendente de la tolerancia a las fallas consiste en cómo tomar pequeñas partes poco confiables y convertirlas en un dispositivo muy fiable”, afirmó Kenneth Brown, profesor de ingeniería eléctrica e informática de Duke y coautor del artículo. “Esta corrección de errores cuánticos que sea tolerante a fallos nos permitirá fabricar computadoras cuánticas muy fiables a partir de piezas cuánticas defectuosas”.

El estudio, ‘Fault-tolerant control of an error-corrected qubit’ [Control tolerante a fallos de un qubit con corrección de errores], se publicó hoy en Nature.