El mundo cuántico es frágil; Se necesitan códigos de corrección de errores para proteger la información almacenada en un objeto cuántico de los efectos de deterioro del ruido. Los físicos cuánticos de Innsbruck han desarrollado un protocolo para pasar información cuántica entre los bloques de construcción codificados de forma diferente de una futura computadora cuántica. como procesadores y memorias. Los científicos pueden usar este protocolo en el futuro para construir un bus de datos para computadoras cuánticas. Los investigadores han publicado su trabajo en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Las futuras computadoras cuánticas podrán resolver problemas donde las computadoras convencionales fallan hoy. Todavía estamos muy lejos de cualquier implementación a gran escala, sin embargo, porque los sistemas cuánticos son muy sensibles al ruido ambiental. Aunque los sistemas pueden protegerse del ruido en principio, los investigadores han podido construir solo pequeños prototipos de computadoras cuánticas de manera experimental.

Una forma de reducir la tasa de error es codificar la información cuántica no en una sola partícula cuántica, sino en varios objetos cuánticos. Estos bits o qubits cuánticos lógicos son más robustos contra el ruido. En los últimos años, Los físicos teóricos han desarrollado una amplia gama de códigos de corrección de errores y los han optimizado para tareas específicas. Los físicos Hendrik Poulsen Nautrup y Hans Briegel del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck y Nicolai Friis, ahora en el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica en Viena, han encontrado una técnica para transferir información cuántica entre sistemas que están codificados de manera diferente.

Interfaz entre procesador y memoria

Similar a las computadoras clásicas, Las futuras computadoras cuánticas podrían construirse con diferentes componentes. Los científicos ya han construido de forma experimental procesadores cuánticos y memorias a pequeña escala, y han utilizado diferentes protocolos para codificar qubits lógicos:por ejemplo, para los procesadores cuánticos utilizan los llamados códigos de color y para los códigos de superficie de las memorias cuánticas. "Para que los dos sistemas interactúen entre sí de forma mecánica cuántica, tenemos que conectarlos, ", dice el estudiante de doctorado Hendrik Poulsen Nautrup." Hemos desarrollado un protocolo que nos permite fusionar sistemas cuánticos que están codificados de manera diferente ". Los científicos sugieren modificar localmente elementos específicos de los bits cuánticos codificados. Este proceso también se llama cirugía de celosía. que se utiliza para acoplar sistemas como procesadores cuánticos y memorias. Una vez que los sistemas se "cosen" temporalmente juntos, la información cuántica se puede teletransportar desde el procesador a la memoria y viceversa. "Similar a un bus de datos en una computadora convencional, Los científicos pueden utilizar esta técnica para conectar los componentes de una computadora cuántica, "explica Poulsen Nautrup.

Este nuevo esquema es otro paso hacia la construcción de una computadora cuántica universal y se están realizando investigaciones para la realización experimental. La investigación se realizó en el marco del programa de doctorado Átomos, Luz, and Molecules ofrecido en la Universidad de Innsbruck y fue financiado por el Austrian Science Fund y la Templeton World Charity Foundation.