En la infraestructura digital actual, los bits de datos que usamos para enviar y procesar información pueden ser 0 o 1. Ser capaz de corregir los posibles errores que pueden ocurrir en los cálculos que utilizan estos bits es una parte vital del procesamiento de la información y los sistemas de comunicación. Pero una computadora cuántica usa bits cuánticos, que puede ser una especie de mezcla de 0 y 1, conocida como superposición cuántica. Esta mezcla es vital para su potencia, pero hace que la corrección de errores sea mucho más complicada.

Investigadores de DTU Fotonik han co-creado el procesador de información cuántica fotónica más grande y complejo hasta la fecha:en un microchip. Utiliza partículas individuales de luz como sus bits cuánticos, y demuestra una variedad de protocolos de corrección de errores con bits cuánticos fotónicos por primera vez.

"Hicimos un nuevo microchip óptico que procesa la información cuántica de tal manera que puede protegerse a sí mismo de los errores mediante el entrelazamiento. Usamos un diseño novedoso para implementar esquemas de corrección de errores, y verificado que funcionan eficazmente en nuestra plataforma fotónica, "dice Jeremy Adcock, postdoctorado en DTU Fotonik y coautor de la Física de la naturaleza papel.

Esta investigación es importante porque la corrección de errores es clave para desarrollar computadoras cuánticas a gran escala, que desbloqueará nuevos algoritmos para, por ejemplo, Simulaciones químicas a gran escala y aprendizaje automático más rápido.

Una aplicación clave podría ser el descubrimiento de fármacos. Las computadoras de hoy no pueden simular moléculas grandes y sus interacciones, por ejemplo, cuando introduce una molécula de un fármaco en el cuerpo humano. En las computadoras de hoy, el tamaño de la computación clásica crece exponencialmente con el tamaño de las moléculas involucradas. Pero para las futuras computadoras cuánticas, se conocen algoritmos más eficientes, que no explotan en costo computacional.

Este es solo uno de los problemas que la tecnología cuántica del futuro promete resolver, al poder procesar información más allá de los límites fundamentales de las computadoras tradicionales. Pero para alcanzar este objetivo, tenemos que ir pequeños:

“Los dispositivos a escala de chip son un paso importante hacia adelante si la tecnología cuántica se va a ampliar para mostrar una ventaja sobre las computadoras clásicas. Estos sistemas requerirán millones de componentes de alto rendimiento que operen a las velocidades más rápidas posibles, algo que solo se consigue con microchips y circuitos integrados, que son posibles gracias a la industria de fabricación de semiconductores ultra avanzada, "dice el coautor Yunhong Ding, investigador senior en DTU Fotonik.

Para realizar una tecnología cuántica que vaya más allá de las potentes computadoras de hoy en día, es necesario escalar aún más esta tecnología. En particular, las fuentes de fotones (partículas de luz) en este chip no son lo suficientemente eficientes para construir tecnología cuántica de escala útil.

"En DTU, ahora estamos trabajando para aumentar la eficiencia de estas fuentes, que actualmente tienen una eficiencia de solo el 1 por ciento, hasta casi la unidad. Con tal fuente, Debería ser posible construir dispositivos fotónicos cuánticos de escala mucho mayor, y cosechar los beneficios de la ventaja física nativa de la tecnología cuántica sobre las computadoras clásicas en el procesamiento, comunicado, y adquirir información, dice postdoctorado en DTU Fotonik, Jeremy Adcock.

"Con fuentes de fotones más eficientes, podremos construir más y diferentes estados de recursos, que permitirá cálculos más grandes y complejos, así como comunicaciones cuánticas seguras de alcance ilimitado ".