Investigadores financiados conjuntamente por el Ejército y la Fuerza Aérea han dado un paso hacia la construcción de una computadora cuántica tolerante a fallas, que podría proporcionar capacidades mejoradas de procesamiento de datos.

La computación cuántica tiene el potencial de ofrecer nuevas capacidades informáticas sobre cómo el Ejército planea luchar y ganar en lo que llama operaciones multidominio. También puede promover el descubrimiento de materiales, inteligencia artificial, ingeniería bioquímica y muchas otras disciplinas necesarias para las futuras fuerzas armadas; sin embargo, porque qubits, los bloques de construcción fundamentales de las computadoras cuánticas, son intrínsecamente frágiles, Una barrera de larga data para la computación cuántica ha sido la implementación efectiva de la corrección de errores cuánticos.

Investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst identificaron una forma de proteger la información cuántica de una fuente de error común en los sistemas superconductores. una de las plataformas líderes para la realización de computadoras cuánticas a gran escala. La investigación, publicado en Naturaleza , descubrió una forma novedosa de corregir espontáneamente los errores cuánticos.

ARO es un elemento del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., conocido como DEVCOM, Laboratorio de Investigación del Ejército. AFOSR apoya la investigación básica para la Fuerza Aérea y la Fuerza Espacial como parte del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea.

"Este es un logro muy emocionante, no solo por el concepto fundamental de corrección de errores que el equipo pudo demostrar, sino también porque los resultados sugieren que este enfoque general puede ser adecuado para implementaciones con alta eficiencia de recursos, dijo la Dra. Sara Gamble, director del programa de ciencia de la información cuántica, ARO. "La eficiencia es cada vez más importante a medida que los sistemas de computación cuántica crecen en tamaño a las escalas que necesitaremos para las aplicaciones relevantes del Ejército".

Las computadoras de hoy están construidas con transistores que representan bits clásicos, ya sea un 1 o un 0. La computación cuántica es un nuevo paradigma de computación que utiliza bits cuánticos o qubits, donde la superposición cuántica y el entrelazamiento pueden explotarse para obtener ganancias exponenciales en la potencia de procesamiento.

Las demostraciones existentes de corrección de errores cuánticos están activas, lo que significa que requieren la verificación periódica de errores y su corrección inmediata. Esto exige recursos de hardware y, por lo tanto, dificulta el escalado de las computadoras cuánticas.

A diferencia de, El experimento de los investigadores logra la corrección pasiva del error cuántico adaptando la fricción o disipación experimentada por el qubit. Debido a que la fricción se considera comúnmente la némesis de la coherencia cuántica, este resultado puede parecer sorprendente. El truco es que la disipación debe diseñarse específicamente de manera cuántica.

Esta estrategia general se conoce en teoría desde hace aproximadamente dos décadas, pero una forma práctica de obtener tal disipación y ponerla en uso para la corrección de errores cuánticos ha sido un desafío.

"Es de esperar que la demostración de estos enfoques no tradicionales estimule ideas más inteligentes para superar algunos de los problemas más desafiantes para la ciencia cuántica, "dijo la Dra. Grace Metcalfe, oficial de programa de Ciencia de la Información Cuántica en AFOSR.

Viendo hacia adelante, Los investigadores dijeron que la implicación es que puede haber más vías para proteger los qubits de los errores y hacerlo menos costoso.

"Aunque nuestro experimento es todavía una demostración bastante rudimentaria, finalmente hemos cumplido esta posibilidad teórica contraintuitiva de QEC disipativa, "dijo el Dr. Chen Wang, Físico de la Universidad de Massachusetts Amherst. "Este experimento plantea la posibilidad de construir una computadora cuántica útil tolerante a fallas a mediano y largo plazo".