Un equipo de científicos dirigido por el profesor Winfried Hensinger en la Universidad de Sussex, han logrado un gran avance en relación con uno de los mayores problemas que enfrenta la computación cuántica:cómo reducir los efectos disruptivos del "ruido" ambiental en la función altamente sensible de una computadora cuántica a gran escala.

En el mundo real, los desarrollos tecnológicos deben operar en condiciones imperfectas; lo que se puede probar con éxito en un laboratorio altamente controlado puede fallar cuando se le presentan factores ambientales realistas, como las fluctuaciones de voltaje de un componente electrónico o los campos electromagnéticos perdidos emitidos por los equipos electrónicos cotidianos.

El Ion Quantum Technology Group de la Universidad de Sussex ha logrado reducir drásticamente los efectos de tal "ruido" ambiental que afecta a las computadoras cuánticas de iones atrapados. informando sus hallazgos en un artículo que tiene hoy, Jueves 1 de noviembre de 2018, ha sido publicado en la prestigiosa revista Cartas de revisión física . Significa que el equipo está un paso más cerca de construir una computadora cuántica a gran escala con la capacidad de resolver desafiantes problemas del mundo real.

Las computadoras cuánticas a pequeña escala que existen actualmente solo contienen un puñado de bits cuánticos, componentes de las computadoras cuánticas que almacenan información y pueden existir en múltiples estados. también conocido como qubits. Como tal, Las computadoras cuánticas actuales son lo suficientemente pequeñas como para funcionar en un entorno altamente controlado dentro de un laboratorio especializado. Sin embargo, tales máquinas no tienen la potencia de procesamiento necesaria para resolver problemas complejos debido al número limitado de qubits.

Cuando se construye, Las computadoras cuánticas a gran escala serán capaces de resolver ciertos problemas que llevarían miles de millones de años calcular incluso a las súper computadoras más rápidas. Para crear una computadora cuántica que pueda resolver tales problemas, los científicos deberán aumentar el número de qubits, lo que a su vez aumentará el tamaño de la computadora cuántica. El problema es que cuantos más qubits se agregan, Cuanto más difícil se vuelve aislar la computadora de cualquier "ruido" realista que interrumpa los procesos informáticos.

El equipo de físicos de la Universidad de Sussex de Hensinger ha logrado un gran avance en la computación cuántica que es capaz de mitigar algunos de estos problemas. Colaboraron con el científico teórico Dr. Florian Mintert y colegas del Imperial College London, quien propuso una teoría de cómo se podría resolver este problema manipulando los extraños efectos cuánticos en uso dentro de una computadora cuántica. La teoría permite, haciendo uso de las extrañas propiedades de la física cuántica, la ejecución de cálculos cuánticos de tal manera que los cambios en los parámetros operativos iniciales de la máquina no conduzcan a un cambio sustancial en el resultado final del cálculo. Esto, a su vez, ayuda a aislar la computadora cuántica de los efectos del "ruido" ambiental.

Dr. Sebastian Weidt, científico senior del Grupo de Tecnología Cuántica de Iones de Sussex, explica la importancia:"Darse cuenta de esta técnica puede tener un impacto profundo en la capacidad de desarrollar computadoras cuánticas con trampa de iones comerciales más allá de su uso en un laboratorio académico".

El equipo de Sussex se puso a trabajar para ver si realmente podían implementar esta teoría. Utilizaron complicadas señales de radiofrecuencia y microondas capaces de manipular los efectos cuánticos inherentes a los átomos (iones) cargados individuales, para demostrar esto en experimentos prácticos. Su implementación se basa en tecnología de microondas, como el presente en los teléfonos móviles. Tras meses de intenso trabajo en el laboratorio, los científicos de Sussex han logrado hacer realidad este nuevo método, demostrando experimentalmente sus capacidades para reducir sustancialmente el efecto del "ruido" en una computadora cuántica de iones atrapados.

Profesor Hensinger, El director del Ion Quantum Technology Group de la Universidad de Sussex, que el año pasado dio a conocer el primer plano para una computadora cuántica a gran escala, dice:"Con este avance hemos dado otro paso práctico hacia la construcción de computadoras cuánticas que pueden albergar millones de qubits. .Estas máquinas son capaces de resolver ciertos problemas que incluso la supercomputadora más rápida puede tardar miles de millones de años en calcular y ser de gran beneficio para la humanidad; pueden ayudarnos a crear nuevos productos farmacéuticos; encontrar nuevas curas para enfermedades, como la demencia; crear herramientas poderosas para el sector financiero; beneficiar a la agricultura, mediante una producción de fertilizantes más eficiente, entre muchas otras aplicaciones. Solo estamos comenzando a comprender el tremendo potencial de estas máquinas ".

El grupo de Hensinger ahora está utilizando esta nueva técnica mientras le dan los toques finales a un poderoso prototipo de computadora cuántica que se encuentra actualmente en su laboratorio en la Universidad de Sussex.

Hensinger dice:"Ahora es el momento de traducir los logros académicos en la construcción de máquinas prácticas. Estamos en una posición fantástica para hacer esto en Sussex y mi equipo está trabajando las veinticuatro horas del día para hacer de la computación cuántica a gran escala una realidad futura".