Los investigadores de la Universidad de Yale han demostrado uno de los pasos clave en la construcción de la arquitectura de las computadoras cuánticas modulares:la "teletransportación" de una puerta cuántica entre dos qubits, Bajo demanda.

Los hallazgos aparecen en línea el 5 de septiembre en la revista. Naturaleza .

El principio clave detrás de este nuevo trabajo es la teletransportación cuántica, una característica única de la mecánica cuántica que se ha utilizado anteriormente para transmitir estados cuánticos desconocidos entre dos partes sin enviar físicamente el estado en sí. Utilizando un protocolo teórico desarrollado en la década de 1990, Los investigadores de Yale demostraron experimentalmente una operación cuántica, o "puerta, "sin depender de ninguna interacción directa. Estas puertas son necesarias para la computación cuántica que se basa en redes de sistemas cuánticos separados, una arquitectura que, según muchos investigadores, puede compensar los errores inherentes a los procesadores de computación cuántica.

A través del Instituto Cuántico de Yale, un equipo de investigación de Yale dirigido por el investigador principal Robert Schoelkopf y el ex estudiante de posgrado Kevin Chou está investigando un enfoque modular para la computación cuántica. Modularidad, que se encuentra en todo, desde la organización de una célula biológica hasta la red de motores en el último cohete SpaceX, ha demostrado ser una estrategia poderosa para construir grandes sistemas complejos, dicen los investigadores. Una arquitectura modular cuántica consiste en una colección de módulos que funcionan como pequeños procesadores cuánticos conectados a una red más grande.

Los módulos de esta arquitectura tienen un aislamiento natural entre sí, lo que reduce las interacciones no deseadas a través del sistema más grande. Sin embargo, este aislamiento también hace que realizar operaciones entre módulos sea un desafío distinto, según los investigadores. Las puertas teletransportadas son una forma de implementar operaciones entre módulos.

"Nuestro trabajo es la primera vez que se ha demostrado este protocolo donde la comunicación clásica ocurre en tiempo real, permitiéndonos implementar una operación 'determinista' que realiza la operación deseada cada vez, "Dijo Chou.

Las computadoras cuánticas totalmente útiles tienen el potencial de alcanzar velocidades de cálculo que son órdenes de magnitud más rápidas que las supercomputadoras actuales. Los investigadores de Yale están a la vanguardia de los esfuerzos para desarrollar las primeras computadoras cuánticas totalmente útiles y han realizado un trabajo pionero en la computación cuántica con circuitos superconductores.

Los cálculos cuánticos se realizan a través de delicados bits de datos llamados qubits, que son propensos a errores. En sistemas cuánticos experimentales, Los qubits "lógicos" son monitoreados por qubits "auxiliares" para detectar y corregir errores de inmediato. "Nuestro experimento es también la primera demostración de una operación de dos qubits entre qubits lógicos, Schoelkopf dijo. "Es un hito hacia el procesamiento de información cuántica utilizando qubits corregibles de errores".