Incluso las computadoras cuánticas cometen errores. Su capacidad informática es extraordinaria, superando con creces la de las computadoras clásicas. Esto se debe a que los circuitos en las computadoras cuánticas se basan en qubits que pueden representar no solo ceros o unos, pero también superposiciones de ambos estados utilizando los principios de la mecánica cuántica. A pesar de su gran potencial, Los qubits son extremadamente frágiles y propensos a errores debido a las interacciones con el entorno externo.

Para resolver este problema crucial, un grupo de investigación internacional desarrolló e implementó un nuevo protocolo que protege la información cuántica frágil y corrige los errores debidos a la pérdida de qubit. Este grupo de investigación publicó los resultados de su estudio en Naturaleza .

"El desarrollo de un procesador cuántico en pleno funcionamiento sigue representando un gran desafío para los científicos de todo el mundo, "explica Davide Vodola, uno de los autores del estudio y también investigador de la Universidad de Bolonia". Esta investigación nos permitió, por primera vez, implementar un protocolo que pueda detectar y, al mismo tiempo, corregir errores debidos a la pérdida de qubit. Esta capacidad podría resultar esencial para el futuro desarrollo de las computadoras cuánticas a gran escala ".

Sabemos que los procesadores cuánticos muestran cierta tolerancia a los errores computacionales. Pero sabemos muy poco sobre cómo prevenir y corregir errores debido a una pérdida total o parcial de qubits.

Cuando las computadoras cuánticas elaboran los datos, algunos qubits pueden perderse por completo de los registros cuánticos o pueden pasar a estados electrónicos no deseados. El resultado de ambos procesos es una pérdida que puede inutilizar el procesador cuántico. Por esta razón, Es sumamente importante idear técnicas experimentales y basadas en la teoría que puedan analizar y mitigar las consecuencias de estos errores.

"Para resolver este problema, lo primero que hizo nuestro grupo de investigación fue desarrollar un enfoque teórico eficaz sobre el tema, ", dice Vodola." Logramos demostrar que la información almacenada en un registro con algunos qubits se puede proteger y recuperar por completo en caso de que uno de estos qubits se pierda ".

Luego, el grupo de investigación implementó este protocolo en un procesador cuántico de la vida real. Esto no fue fácil sin embargo. En efecto, para evaluar si se pierde un qubit, una medición directa destruirá toda la información contenida en el registro cuántico.

Al grupo de investigación se le ocurrió la solución de utilizar un qubit adicional que funciona como sonda y puede evaluar la presencia o ausencia de otros qubits sin alterar el proceso de computación. Esta idea funcionó permitiendo a los investigadores probar con éxito su protocolo en tiempo real.

"Estamos contentos con los resultados de esta prueba en el procesador cuántico de iones atrapados de la Universidad de Innsbruck, ", confirma Vodola." El mismo protocolo se puede implementar en diferentes arquitecturas de computadora cuántica que están actualmente en desarrollo por otros centros de investigación o instituciones privadas ".