Las computadoras basadas en la física cuántica prometen resolver ciertos problemas mucho más rápido que sus contrapartes convencionales. Al utilizar qubits, que pueden tener más que los dos valores de los bits ordinarios, las computadoras cuánticas del futuro podrían realizar simulaciones complejas y resolver problemas difíciles de química. optimización y reconocimiento de patrones.

Pero construir una gran computadora cuántica, una con miles o millones de qubits, es difícil porque los qubits son muy frágiles. Pequeñas interacciones con el medio ambiente pueden introducir errores y provocar fallas. Detectar estos errores no es sencillo, dado que las mediciones cuánticas son una forma de interacción y, por lo tanto, también alteran los estados cuánticos. La física cuántica presenta otra arruga, también:No es posible simplemente copiar un qubit para hacer una copia de seguridad.

Los científicos han ideado formas inteligentes de detectar errores y evitar que se propaguen. Pero hasta ahora, no se ha probado en experimentos un protocolo completo de detección de errores, en parte debido a la dificultad de crear interacciones controladas entre todos los qubits necesarios.

Ahora, en un artículo reciente publicado en Avances de la ciencia , Los investigadores del Joint Quantum Institute probaron un procedimiento completo para codificar un qubit y detectar algunos de los errores que ocurren durante y después de la codificación. Aplicaron un esquema que distribuía la información de un qubit entre cuatro iones de iterbio atrapados (ellos mismos también qubits) utilizando un quinto qubit de iones para leer si se habían producido ciertos errores. Los iones proporcionan un rico conjunto de interacciones, lo que permitió a los científicos vincular el quinto qubit de iones con los otros cuatro a voluntad, un requisito común de los esquemas de detección o corrección de errores. Con este enfoque, los científicos detectaron casi todos los errores de un solo ion, realizando más de 5000 ejecuciones del procedimiento completo de codificación y medición para varios estados cuánticos diferentes. Adicionalmente, la codificación en sí no pareció introducir errores en varios iones al mismo tiempo, una característica que podría haber significado la perdición para la detección y corrección de errores en iones.

Aunque el resultado es un primer paso hacia memorias cuánticas y computadoras cuánticas más grandes, los autores dicen que demuestra el potencial de los esquemas de protección de qubit con iones atrapados y allana el camino hacia la detección de errores y, finalmente, la corrección de errores a mayor escala.