Un cambio simple pero elegante en el código estudiado durante más de 20 años podría acortar la línea de tiempo para lograr una computación cuántica escalable y ha atraído la atención de los programas de computación cuántica en Amazon Web Services y la Universidad de Yale.

Lo que comenzó como un proyecto de física de segundo año se está abriendo camino en el programa de computación cuántica de Amazon Web Service (AWS).

El estudiante de ciencias de la Universidad de Sydney, Pablo Bonilla Ataides, ha modificado algunos códigos informáticos para duplicar efectivamente su capacidad de corregir errores en las máquinas cuánticas que se están diseñando en el sector de la tecnología emergente.

El simple pero ingenioso cambio al código de corrección de errores cuánticos ha llamado la atención de los investigadores cuánticos en el Centro AWS de Computación Cuántica en Pasadena. California, y los programas de tecnología cuántica de la Universidad de Yale y la Universidad de Duke en Estados Unidos.

"La tecnología cuántica está en su infancia, en parte porque no hemos podido superar la inestabilidad inherente a las máquinas que producen tantos errores, ", Dijo Bonilla, de 21 años.

"En el segundo año de física se me pidió que examinara algún código de corrección de errores de uso común para ver si podíamos mejorarlo. Al accionar la mitad de los interruptores cuánticos, o qubits, en nuestro diseño, descubrimos que efectivamente podíamos duplicar nuestra capacidad para suprimir errores ".

La investigación se publica hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

Los resultados del estudio, en coautoría del Dr. Steve Flammia, quien recientemente se mudó de la Universidad de Sydney al esfuerzo de computación cuántica de AWS, se incluirán en el arsenal de técnicas de corrección de errores de la empresa de tecnología a medida que desarrolla su hardware cuántico.

El Dr. Earl Campbell es un científico investigador cuántico senior en AWS. Dijo:"Tenemos un trabajo considerable por delante como industria antes de que nadie lo vea real, beneficios prácticos de las computadoras cuánticas.

"Esta investigación me sorprendió. Me sorprendió que un cambio tan leve en un código de corrección de errores cuánticos pudiera tener un impacto tan grande en el rendimiento previsto.

"El equipo del AWS Center for Quantum Computing espera colaborar más a medida que exploramos otras alternativas prometedoras para ofrecer nuevas, tecnologías informáticas más potentes un paso más cerca de la realidad ".

Errores cuánticos

Los errores son extremadamente raros en los transistores digitales, o interruptores, que utilizan las computadoras clásicas para ejecutar nuestros teléfonos, portátiles e incluso las supercomputadoras más rápidas.

Sin embargo, los 'interruptores' en las computadoras cuánticas, conocido como qubits, son particularmente sensibles a las interferencias, o 'ruido, "del entorno externo.

Para hacer funcionar las máquinas cuánticas, los científicos necesitan producir una gran cantidad de qubits de alta calidad. Esto se puede hacer mejorando las máquinas para que sean menos ruidosas y utilizando parte de la capacidad de las máquinas para suprimir los errores de qubit por debajo de un cierto umbral para que sean útiles.

Ahí es donde entra en juego la corrección de errores cuánticos.

La profesora asistente Shruti Puri del programa de investigación cuántica de la Universidad de Yale dijo que su equipo está interesado en utilizar el nuevo código para su trabajo.

"Lo que me sorprende de este nuevo código es su pura elegancia. Sus notables propiedades de corrección de errores provienen de una simple modificación de un código que se ha estudiado extensamente durante casi dos décadas, "Dijo el profesor asistente Puri.

"Es extremadamente relevante para una nueva generación de tecnología cuántica que se está desarrollando en Yale y en otros lugares. Con este nuevo código, Yo creo, hemos acortado considerablemente la línea de tiempo para lograr una computación cuántica escalable ".

El coautor Dr. David Tuckett de la Escuela de Física dijo:"Es un poco como jugar acorazados con un oponente cuántico. Teóricamente, podrían colocar sus piezas en cualquier lugar del tablero. Pero después de jugar millones de juegos, sabemos que ciertos movimientos son más probables ".

Modernización para la industria

El coautor y decano asociado (investigación) de la Facultad de Ciencias, el profesor Stephen Bartlett, dijo:"Lo bueno de este diseño es que podemos adaptarlo de manera efectiva a los códigos de superficie que se están desarrollando en la industria.

"Hacer que el código funcione en una superficie bidimensional es ideal para su aplicación en una industria que históricamente ha producido diseños de chips 2D. Somos optimistas de que este trabajo ayudará a la industria a construir mejores dispositivos experimentales".

El coautor, el Dr. Ben Brown, del Nano Institute y la Facultad de Física de la Universidad de Sydney, trabajó en estrecha colaboración con Bonilla en el proyecto. Dijo:"Construir una computadora cuántica funcional es un poco como intentar construir el avión de los hermanos Wright, y aún no hemos despegado.

"Los experimentales están produciendo los fuertes, materiales ligeros para construir el avión, y acabamos de crear un diseño más aerodinámico para las alas que tienen más sustentación. Podríamos haber ideado el diseño que ayudará a despegar la computación cuántica a gran escala ".