Una barrera fundamental para escalar las máquinas de computación cuántica es la "interferencia qubit". En una nueva investigación publicada en Avances de la ciencia , Los ingenieros y físicos de Rigetti Computing describen un gran avance que puede expandir el tamaño de los procesadores cuánticos prácticos al reducir la interferencia.

Matt Reagor, autor principal del artículo, dice, "Hemos desarrollado una técnica que nos permite reducir la interferencia entre qubits a medida que agregamos más y más qubits a un chip, conservando así la capacidad de realizar operaciones lógicas que son independientes del estado de un registro cuántico (grande) ".

Para explicar el concepto, el equipo de Rigetti emplea copas de vino como una analogía con los qubits:

Tintinear una copa de vino y lo oirá sonar a su frecuencia de resonancia (generalmente alrededor de 400 Hz). Igualmente, las ondas sonoras a esa frecuencia harán que el mismo vidrio vibre. Diferentes formas o cantidades de líquido en un vaso producirán diferentes tintineos, es decir, diferentes frecuencias de resonancia. Una copa de vino tintineada causará idénticas, vasos cercanos para vibrar. Los anteojos de diferentes formas son "anteojos que no resuenan, "lo que significa que no vibrarán mucho en absoluto.

Entonces, ¿Cuál es la relación entre gafas y qubits?

Reagor explica que cada qubit físico en un procesador cuántico superconductor almacena energía en forma de corriente eléctrica oscilante. "Piense en cada qubit como una copa de vino, ", dice." El estado lógico de un qubit (por ejemplo, "0" o "1") está codificado por el estado de sus correspondientes corrientes eléctricas. En nuestra analogía, esto equivale a si una copa de vino está vibrando o no ".

Una clase de puertas entrelazadas de gran éxito para qubits superconductores opera sintonizando dos o más qubits en resonancia entre sí. En este punto de sintonía, las "copas de vino" captan las "vibraciones" unas de otras.

Este efecto puede ser lo suficientemente fuerte como para producir cambios de vibración condicionales que se pueden aprovechar como lógica condicional. Imagínese vertiendo o extrayendo vino de una de las copas para hacer que suceda esta afinación. Con qubits, hay elementos de circuito sintonizables que cumplen el mismo propósito.

"A medida que ampliamos los procesadores cuánticos, hay cada vez más copas de vino que administrar al ejecutar una puerta lógica condicional específica, "dice Reagor." Imagínese alineando un puñado de vasos idénticos con cantidades cada vez mayores de vino. Ahora queremos sintonizar un vaso en resonancia con otro, sin molestar a ninguno de los otros vasos. Para hacer eso, podría intentar igualar los niveles de vino de las copas. Pero esa transferencia debe ser instantánea para no agitar el resto de vasos en el camino. Digamos que un vaso tiene una resonancia en una frecuencia (llámelo 400 Hz) mientras que otro, el vidrio cercano tiene uno diferente (por ejemplo, 380 Hz). Ahora, hacemos uso de un efecto musical algo sutil. De hecho, vamos a llenar y agotar uno de los vasos repetidamente ".

Continúa:"Repetimos esa operación de llenado a la diferencia de frecuencia entre los vasos (aquí, 20 veces por segundo, o 20 Hz). Al hacerlo, Creamos una nota de ritmo para este vaso que resuena exactamente con el otro. Los físicos a veces llaman a esto un proceso paramétrico. Nuestra nota de ritmo es "pura", no tiene un contenido de frecuencia que interfiera con las otras gafas. Eso es lo que hemos demostrado en nuestro trabajo reciente, donde navegamos por un procesador complejo de ocho qubit con puertas paramétricas de dos qubit ".

Reagor concluye:"Si bien esta analogía puede parecer algo fantasiosa, su mapeo en nuestra tecnología específica, desde un punto de vista matemático, es sorprendentemente precisa ".