Los científicos de la Universidad de Sydney han adaptado técnicas de vehículos autónomos y robótica para evaluar de manera eficiente el rendimiento de los dispositivos cuánticos. un proceso importante para ayudar a estabilizar las tecnologías emergentes.

Se ha demostrado experimentalmente que el enfoque innovador supera la caracterización simplista de estos entornos por un factor de tres, con un resultado mucho más alto para entornos simulados más complejos.

"Con este enfoque, podemos mapear el 'ruido' que causa variaciones de rendimiento en los dispositivos cuánticos al menos tres veces más rápido que un enfoque de fuerza bruta, "dijo el autor principal Riddhi Gupta, un doctorado estudiante de la Facultad de Física. "Evaluar rápidamente el entorno de ruido puede ayudarnos a mejorar la estabilidad general de los dispositivos cuánticos".

La investigación ha sido publicada en la revista Nature asociada. Información cuántica .

La computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo, pero promete revolucionar la tecnología al resolver problemas más allá del alcance de la computación clásica.

Una de las barreras para desarrollar estos sistemas a escala práctica es superar las imperfecciones del hardware. Las unidades básicas de la tecnología cuántica:bits cuánticos, o qubits:son muy sensibles a las alteraciones de sus entornos, como el 'ruido' electromagnético, y presentan variaciones de rendimiento que reducen su utilidad.

Sra. Gupta, también forma parte del Centro de excelencia ARC para sistemas cuánticos diseñados, ha tomado técnicas de estimación clásica utilizadas en robótica y las ha adaptado para mejorar el rendimiento del hardware. Esto se logra mediante la automatización eficiente de procesos que mapean tanto el entorno como las variaciones de rendimiento en los grandes dispositivos cuánticos.

"Nuestra idea era adaptar algoritmos utilizados en robótica que mapean el entorno y colocan un objeto en relación con otros objetos en su terreno estimado, ", dijo." Usamos efectivamente algunos qubits en el dispositivo como sensores para ayudar a comprender el terreno clásico en el que otros qubits están procesando información ".

En robótica, las máquinas dependen de la localización y el mapeo simultáneos, o SLAM, algoritmos. Los dispositivos como las aspiradoras robóticas están mapeando continuamente sus entornos y luego estiman su ubicación dentro de ese entorno para poder moverse.

La dificultad de adaptar los algoritmos SLAM a los sistemas cuánticos es que si mide, o caracterizar, el rendimiento de un solo qubit, destruyes su información cuántica.

Lo que ha hecho la Sra. Gupta es desarrollar un algoritmo adaptativo que mide el rendimiento de un qubit y utiliza esa información para estimar las capacidades de los qubits cercanos.

"A esto lo hemos llamado 'Mapeo de ruido para arquitecturas cuánticas'. En lugar de estimar el entorno clásico para todos y cada uno de los qubit, somos capaces de automatizar el proceso, reduciendo el número de medidas y qubits requeridos, que acelera todo el proceso, ", Dijo la Sra. Gupta.

Dr. Cornelius Hempel, cuyo equipo experimental proporcionó a la Sra. Gupta datos de experimentos en una cadena unidimensional de iones atrapados, dijo que estaba complacido de ver una mejora triple incluso en el mapeo de un sistema cuántico tan pequeño.

"Sin embargo, cuando Riddhi modeló este proceso en un sistema más grande y complejo, la mejora en la velocidad fue de hasta veinte veces. Este es un gran resultado dado que el futuro del procesamiento cuántico está en dispositivos más grandes, " él dijo.

El supervisor de la Sra. Gupta es el profesor Michael J. Biercuk, fundador de la empresa de tecnología cuántica Q-CTRL y director del Laboratorio de Control Cuántico de la Universidad de Sydney en Sydney Nanocience Hub.

Dijo:"Este trabajo es una demostración emocionante de que el conocimiento de vanguardia en robótica puede dar forma directamente al futuro de la computación cuántica. Este fue un primer paso para unificar conceptos de estos dos campos, y vemos un futuro muy brillante para el desarrollo continuo de la ingeniería de control cuántico ".