Por primera vez, Los físicos de la Universidad de Innsbruck han entrelazado dos bits cuánticos distribuidos en varios objetos cuánticos y han transmitido con éxito sus propiedades cuánticas. Esto marca un hito importante en el desarrollo de computadoras cuánticas tolerantes a fallas. Los investigadores publicaron su informe en Naturaleza .

Incluso las computadoras pueden calcular mal; pequeñas perturbaciones cambian la información almacenada y corrompen los resultados. Entonces, las computadoras usan métodos para corregir continuamente tales errores. En las computadoras cuánticas, la vulnerabilidad a los errores se puede reducir almacenando información cuántica en más de una sola partícula cuántica. Estos bits cuánticos lógicos son menos sensibles a los errores. En años recientes, Los teóricos han desarrollado muchos códigos de corrección de errores diferentes y los han optimizado para diferentes tareas.

"Los códigos más prometedores en la corrección de errores cuánticos son los definidos en una red bidimensional, ", explica Thomas Monz, del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck." Esto se debe al hecho de que la estructura física de las computadoras cuánticas actuales se puede mapear muy bien a través de tales redes ". Con la ayuda de los códigos, Los bits cuánticos lógicos se pueden distribuir entre varios objetos cuánticos. Los físicos cuánticos de Innsbruck han logrado por primera vez entrelazar dos bits cuánticos codificados de esta manera. El entrelazamiento de dos bits cuánticos es un recurso importante de las computadoras cuánticas, dándoles una ventaja de rendimiento sobre las computadoras clásicas.

Una especie de máquina de coser cuántica

Para su experimento, los físicos utilizan una computadora cuántica con trampa de iones con diez iones. En estos iones se codifican los bits cuánticos lógicos. Usando una técnica que los científicos denominan 'cirugía de celosía, 'dos qubits lógicos codificados en una celosía se pueden' unir '.

"Un nuevo, se crea un qubit más grande a partir de los qubits unidos de esta manera, "explica Alexander Erhard del equipo de Innsbruck. A su vez, un qubit lógico grande se puede separar en dos qubits lógicos individuales mediante cirugía de celosía. En contraste con las operaciones estándar entre dos qubits lógicos, La cirugía de celosía solo requiere operaciones a lo largo del límite de los qubits codificados, no en toda su superficie. "Esto reduce la cantidad de operaciones necesarias para crear un entrelazamiento entre dos qubits codificados, "explican los físicos teóricos Nicolai Friis y Hendrik Poulsen Nautrup.

Tecnología clave para computadoras cuánticas tolerantes a fallas

La cirugía de celosía se considera una de las técnicas clave para el funcionamiento de futuras computadoras cuánticas tolerantes a fallas. Usando cirugía de celosía, los físicos dirigidos por Thomas Monz y Rainer Blatt, junto con los físicos teóricos Hendrik Poulsen Nautrup y Hans Briegel del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck y Nicolai Friis del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) de la Academia de Ciencias de Austria en Viena, ahora han demostrado la generación de entrelazamiento entre dos qubits codificados. Esta es la primera realización experimental de correlaciones no clásicas entre qubits codificados topológicamente. Es más, los investigadores pudieron demostrar por primera vez la teletransportación de estados cuánticos entre dos qubits codificados.