Microsoft afirma la creación de una nueva forma “1,000 veces más confiable” de mejorar la computación cuántica
Microsoft afirma haber desarrollado un nuevo método para aumentar en 1,000 veces la confiabilidad de las computadoras cuánticas. Se trata de unos novedosos códigos de cuatro dimensiones (4D) que permiten corregir errores en varios tipos de cúbits (o qubits, en inglés) mientras que reduce la cantidad necesaria de elementos físicos para formar cúbits lógicos confiables.
La búsqueda de máquinas cuánticas cada vez más confiables
Los cúbits físicos, que pueden ser iones atrapados, fotones o cualquier otra partícula subatómica, son intrínsecamente inestables. Debido a fenómenos como la decoherencia, donde el cúbit pierde su estado de superposición, y a su sensibilidad a perturbaciones ambientales, los cálculos pueden ser imprecisos o erróneos. No importa cuántos cúbits disponga una computadora cuántica, si la tasa de error de sus resultados es alta, el futuro soñado de la tecnología tardará más de la cuenta, aceptan los expertos.
Para mitigar el problema, los investigadores desarrollaron mecanismos de verificación de resultados. Usualmente usan cientos de cúbits alternos para corroborar el mismo cálculo. Si todos llegan al mismo lugar, entonces la tasa de error se reduce considerablemente y la computadora se vuelve más confiable. Al circuito que contempla operaciones lógicas protegidos por códigos de corrección se le denomina un cúbit lógico. En una analogía, si un cúbit físico es un ladrillo con imperfecciones, un cúbit lógico es un bloque más sólido y refinado.
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Un equipo de investigadores diseñó un protocolo más detallado y eficiente para caracterizar errores en las puertas cuánticas.
Si una persona quiere evaluar la capacidad de una computadora cuántica, probablemente será más informativo poner atención en la cantidad de cúbits lógicos, en lugar de contar los cúbits físicos. Esto supone un problema de escalabilidad insostenible porque los métodos tradiciones sugieren una proporción aproximada de 1,000 cúbits físicos por cada cúbit lógico. La proporción puede variar, pero el consenso es el mismo: siempre se necesitan más físicos para uno lógico.
Más cúbits lógicos solo con nuevos códigos
Es hasta este punto en donde encaja el nuevo adelanto que Microsoft afirma haber alcanzado. Con nuevos códigos de verificación de errores, la compañía redujo en cinco veces la cantidad de cúbits físicos para alcanzar uno lógico. En términos computacionales más convencionales, han cambiado las operaciones fundamentales para optimizar su sistema y que este consuma menos recursos.
De acuerdo con su comunicado, la innovación disminuyó en 1,000 veces la tasa de error porque “se redujo el número de pasos necesarios para diagnosticar errores, lo que resulta en operaciones y cálculos de baja profundidad”. La cifra implica que su hardware cuántico ahora tiene una tasa de error de uno entre un millón en lugar de uno entre 1,000.
Uno de los métodos más avanzados para verificar errores en computadoras cuánticas es el código de superficie, que emplea una red bidimensional (2D) de cúbits físicos para volverlos lógicos. Los nuevos códigos de Microsoft, en teoría, otorgan más capas o “dimensiones” propias del campo de la topología a esa red para ampliar el grado de libertad en la conexión de cubits físicos.
Los detalles sobre el funcionamiento de estos códigos 4D se encuentran en un artículo en el servidor de impresiones arXiv. Es importante señalar que hasta ahora la investigación de Microsoft no ha sido revisada por pares ni publicada en una revista científica.