Los físicos cuánticos de la Universidad de Sussex han creado un algoritmo que acelera la velocidad de los cálculos en las primeras computadoras cuánticas que se están desarrollando actualmente. Han creado una nueva forma de enrutar los iones, o átomos cargados, alrededor de la computadora cuántica para aumentar la eficiencia de los cálculos.

El equipo de Sussex ha demostrado cómo los cálculos en una computadora cuántica de este tipo se pueden realizar de la manera más eficiente, mediante el uso de su nuevo "algoritmo de enrutamiento". Su artículo "Enrutamiento Qubit eficiente para una computadora cuántica de iones atrapados conectada globalmente" se publica en la revista Tecnologías cuánticas avanzadas .

El equipo que trabaja en este proyecto fue dirigido por el profesor Winfried Hensinger e incluyó a Mark Webber, Dr. Steven Herbert y Dr. Sebastian Weidt. Los científicos han creado un nuevo algoritmo que regula el tráfico dentro de la computadora cuántica al igual que administrar el tráfico en una ciudad ajetreada. En el diseño de iones atrapados, los qubits se pueden transportar físicamente a largas distancias, para que puedan interactuar fácilmente con otros qubits. Su nuevo algoritmo significa que los datos pueden fluir a través de la computadora cuántica sin ningún "atasco de tráfico". Esto a su vez da lugar a una computadora cuántica más poderosa.

Se espera que las computadoras cuánticas sean capaces de resolver problemas que son demasiado complejos para las computadoras clásicas. Las computadoras cuánticas usan bits cuánticos (qubits) para procesar información de una manera nueva y poderosa. La arquitectura de computadora cuántica particular que el equipo analizó primero es una computadora cuántica de 'iones atrapados', que consta de microchips de silicio con átomos cargados individuales, o iones, levitando sobre la superficie del chip. Estos iones se utilizan para almacenar datos, donde cada ion contiene un bit cuántico de información. La ejecución de cálculos en una computadora cuántica de este tipo implica moverse alrededor de iones, similar a jugar un juego de Pacman, y cuanto más rápida y eficientemente se puedan mover los datos (los iones), más poderosa será la computadora cuántica.

En la carrera global para construir una computadora cuántica a gran escala, existen dos métodos principales, dispositivos 'superconductores' en los que se centran grupos como IBM y Google, y dispositivos de 'iones atrapados' que son utilizados por el grupo Ion Quantum Technology de la Universidad de Sussex, y la empresa de reciente aparición Universal Quantum, entre otros.

Las computadoras cuánticas superconductoras tienen qubits estacionarios que generalmente solo pueden interactuar con qubits que están inmediatamente uno al lado del otro. Los cálculos que involucran qubits distantes se realizan comunicándose a través de una cadena de qubits adyacentes, un proceso similar al juego telefónico (también conocido como 'Susurros chinos'), donde la información se susurra de una persona a otra a lo largo de una línea de personas. De la misma forma que en el juego telefónico, la información tiende a corromperse más cuanto más larga es la cadena. En efecto, los investigadores encontraron que este proceso limitará el poder computacional de las computadoras cuánticas superconductoras.

A diferencia de, mediante la implementación de su nuevo algoritmo de enrutamiento para su arquitectura de iones atrapados, los científicos de Sussex han descubierto que su enfoque de computación cuántica puede lograr un nivel impresionante de poder computacional. 'Quantum Volume' es un nuevo punto de referencia que se está utilizando para comparar el poder computacional de las computadoras cuánticas a corto plazo. Pudieron usar Quantum Volume para comparar su arquitectura con un modelo de qubits superconductores, donde asumieron niveles similares de errores para ambos enfoques. Descubrieron que el enfoque de iones atrapados se desempeñó consistentemente mejor que el enfoque de qubit superconductores, porque su algoritmo de enrutamiento esencialmente permite que los qubits interactúen directamente con muchos más qubits, lo que a su vez da lugar a una mayor potencia computacional esperada.

Mark Webber, un investigador de doctorado en el Sussex Center for Quantum Technologies, en la Universidad de Sussex, dijo, "Ahora podemos predecir el poder computacional de las computadoras cuánticas que estamos construyendo. Nuestro estudio indica una ventaja fundamental para los dispositivos de iones atrapados, y el nuevo algoritmo de enrutamiento nos permitirá maximizar el rendimiento de las primeras computadoras cuánticas ".

Profesor Hensinger, director del Sussex Center for Quantum Technologies en la Universidad de Sussex comentó:"En efecto, este trabajo es otro trampolín hacia la construcción de computadoras cuánticas prácticas que pueden resolver problemas del mundo real ".

El profesor Winfried Hensinger y el Dr. Sebastian Weidt han lanzado recientemente su empresa derivada Universal Quantum, que tiene como objetivo construir la primera computadora cuántica a gran escala del mundo. Ha atraído el respaldo de algunos de los inversores tecnológicos más poderosos del mundo. El equipo fue el primero en publicar un anteproyecto sobre cómo construir una computadora cuántica de iones atrapados a gran escala en 2017.