Google ha obtenido un resultado notable en relación con las tasas de error, uno de los mayores problemas técnicos que impiden el uso generalizado y fiable de las computadoras cuánticas. La compañía ha reducido aproximadamente 40 veces los errores que ocurren durante la preparación de ciertos estados cuánticos mediante el método de "magic state cultivation" (cultivo de estados mágicos), probado en su procesador cuántico Willow.
En los experimentos, se informó que la precisión de los estados T lógicos, que pueden utilizarse en cálculos cuánticos complejos, alcanzó un nivel del 99,99 por ciento. Este resultado demuestra que las computadoras cuánticas deben avanzar no solo produciendo más cúbits, sino también siendo capaces de realizar operaciones fiables sobre ellos.
EL NUEVO MÉTODO APUNTA A UN MENOR CONSUMO DE RECURSOS
Los cúbits utilizados en las computadoras cuánticas son extremadamente sensibles a las influencias ambientales. Por ello, la detección y corrección de los errores que surgen durante el cálculo es de vital importancia para la usabilidad del sistema. Sin embargo, algunas operaciones cuánticas no pueden realizarse directamente y con bajo error sobre cúbits protegidos por enfoques clásicos de corrección de errores.
En este punto entran en juego los estados cuánticos especiales denominados "magic states" (estados mágicos). Dichos estados se consideran necesarios para que las computadoras cuánticas puedan realizar operaciones más complejas. No obstante, preparar estos estados con alta precisión requiere importantes recursos de hardware y computación en los métodos tradicionales.
Uno de los enfoques actuales, la "destilación de estados mágicos", se basa en obtener un número menor de resultados más fiables a partir de una gran cantidad de estados cuánticos potencialmente erróneos. Este proceso puede ser tan costoso que podría consumir la mayor parte de los recursos de las futuras computadoras cuánticas. Además, dado que cada estado mágico solo puede utilizarse una vez, el sistema necesita generar constantemente nuevos estados.
El método de "cultivo de estados mágicos" probado por Google se basa en preparar un estado cuántico potencialmente erróneo en un área pequeña y controlarlo mediante mediciones precisas. Mientras se descartan los intentos fallidos, el estado cuántico exitoso puede expandirse a una estructura mayor. De este modo, en lugar de producir pocos resultados buenos a partir de muchos estados defectuosos, se apunta a una alta precisión con un sistema más pequeño desde el inicio.
PRUEBA DE HARDWARE REAL EN WILLOW
Durante la prueba del método en hardware real, el equipo de Google también se enfrentó a algunos desafíos técnicos. Si bien en las primeras mediciones se observaron desviaciones inesperadas, las pruebas y simulaciones realizadas revelaron que el problema estaba relacionado con el ruido y los cambios de temperatura provenientes de los equipos eléctricos del laboratorio.
Ante esto, los investigadores realizaron mejoras en los sistemas de control del procesador y desarrollaron una nueva técnica de medición llamada "kickback tomography" para evaluar la precisión de los estados cuánticos. Esta técnica permitió evaluar los resultados de manera más fiable al reducir el efecto del ruido encontrado en mediciones anteriores.
Google también demostró que los estados cuánticos preparados podían transferirse entre diferentes métodos de corrección de errores. Con una técnica llamada "grafting" (injerto), se realizó una transición desde un código de color con distancia 3 a un código de superficie con distancia 5. El código de color y el código de superficie son conocidos como dos enfoques diferentes utilizados para detectar y corregir errores en una computadora cuántica.
La demostración de esta transferencia en un procesador cuántico real se considera importante para los sistemas que podrán utilizar diferentes métodos de corrección de errores conjuntamente en el futuro. Sin embargo, la aparición de errores adicionales durante la transición indica que el método aún debe desarrollarse para su uso práctico.
El resultado de Google revela que el enfoque de "cultivo de estados mágicos" no se queda solo en el nivel teórico y puede aplicarse en hardware cuántico. No obstante, para que el método pueda utilizarse en computadoras cuánticas a escala real, debe demostrar un éxito similar en sistemas mucho más grandes.
Fuente de la noticia: 12punto
