La próxima generación de computación y procesamiento de información se encuentra en el intrigante mundo de la mecánica cuántica. Se espera que las computadoras cuánticas sean capaces de resolver grandes problemas extremadamente complejos que están más allá de la capacidad de las supercomputadoras más poderosas de la actualidad.

Se necesitan nuevas herramientas de investigación para avanzar en el campo y desarrollar completamente las computadoras cuánticas. Ahora, los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado y probado una herramienta teórica para analizar grandes circuitos superconductores. Estos circuitos utilizan bits cuánticos superconductores, o qubits, las unidades más pequeñas de una computadora cuántica, para almacenar información.

El tamaño del circuito es importante ya que la protección contra el ruido perjudicial tiende a producirse a costa de una mayor complejidad del circuito. Actualmente existen pocas herramientas que aborden el modelado de grandes circuitos, haciendo del método Northwestern una contribución importante a la comunidad investigadora.

“Nuestro marco está inspirado en métodos desarrollados originalmente para el estudio de electrones en cristales y nos permite obtener predicciones cuantitativas para circuitos que antes eran difíciles o imposibles de acceder, "dijo Daniel Weiss, Correspondiente y primer autor del artículo. Es un estudiante de posgrado de cuarto año en el grupo de investigación de Jens Koch, un experto en qubits superconductores.

Koch, profesor asociado de física y astronomía en Weinberg College of Arts and Sciences, es miembro del Centro de Sistemas y Materiales Cuánticos Superconductores (SQMS) y del Centro de Co-diseño de Quantum Advantage (C ² QA). Ambos centros nacionales fueron establecidos el año pasado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). SQMS se enfoca en construir e implementar una computadora cuántica más avanzada basada en tecnologías superconductoras. C ² QA está construyendo las herramientas fundamentales necesarias para crear escalable, sistemas informáticos cuánticos distribuidos y tolerantes a fallos.

"Estamos muy contentos de contribuir a las misiones que persiguen estos dos centros del DOE y de sumarnos a la visibilidad de Northwestern en el campo de la ciencia de la información cuántica, "Dijo Koch.

En su estudio, Los investigadores de Northwestern ilustran el uso de su herramienta teórica extrayendo de un circuito protegido información cuantitativa que no se podía obtener usando técnicas estándar.

Los detalles se publicaron hoy (13 de septiembre) en la revista de acceso abierto. Investigación de revisión física .

Los investigadores estudiaron específicamente los qubits protegidos. Estos qubits están protegidos del ruido perjudicial por diseño y podrían producir tiempos de coherencia (cuánto tiempo se retiene la información cuántica) que son mucho más largos que los qubits actuales de última generación.

Estos circuitos superconductores son necesariamente grandes, y la herramienta Northwestern es un medio para cuantificar el comportamiento de estos circuitos. Existen algunas herramientas que pueden analizar grandes circuitos superconductores, pero cada uno funciona bien solo cuando se cumplen ciertas condiciones. El método Northwestern es complementario y funciona bien cuando estas otras herramientas pueden dar resultados subóptimos.

El título del artículo es "Método variable de encuadernación ajustada para simular grandes circuitos superconductores".