Ha habido avances significativos en el campo de la computación cuántica. Grandes actores globales, como Google e IBM, ya ofrecen servicios de computación cuántica basados en la nube. Sin embargo, los ordenadores cuánticos todavía no pueden ayudar con los problemas que surgen cuando los ordenadores estándar alcanzan los límites de sus capacidades porque la disponibilidad de qubits o bits cuánticos, es decir, las unidades básicas de información cuántica, todavía es insuficiente.
Una de las razones de esto es que los qubits simples no son de uso inmediato para ejecutar un algoritmo cuántico. Mientras que los bits binarios de los ordenadores tradicionales almacenan información en forma de valores fijos de 0 o 1, los qubits pueden representar 0 y 1 al mismo tiempo, lo que pone en juego la probabilidad en cuanto a su valor. Esto se conoce como superposición cuántica.
Esto los hace muy susceptibles a las influencias externas, lo que significa que la información que almacenan puede perderse fácilmente. Para garantizar que los ordenadores cuánticos proporcionen resultados fiables, es necesario generar un entrelazamiento genuino para unir varios qubits físicos para formar un qubit lógico. Si uno de estos qubits físicos falla, los otros qubits retendrán la información. Sin embargo, una de las principales dificultades que impiden el desarrollo de ordenadores cuánticos funcionales es la gran cantidad de qubits físicos necesarios.
Se están empleando muchos conceptos diferentes para hacer viable la computación cuántica. Actualmente, las grandes corporaciones confían, por ejemplo, en sistemas superconductores de estado sólido, pero estos tienen la desventaja de que sólo funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto. Los conceptos fotónicos, por otro lado, funcionan a temperatura ambiente.
Los fotones individuales suelen servir aquí como qubits físicos. Estos fotones, que son, en cierto sentido, pequeñas partículas de luz, operan inherentemente más rápidamente que los qubits de estado sólido pero, al mismo tiempo, se pierden más fácilmente. Para evitar pérdidas de qubits y otros errores, es necesario acoplar varios pulsos de luz de fotón único para construir un qubit lógico, como en el caso del enfoque basado en superconductores.
Investigadores de la Universidad de Tokio, junto con colegas de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) en Alemania y la Universidad Palacký de Olomouc en la República Checa, han demostrado recientemente una nueva forma de construir una computadora cuántica fotónica. En lugar de utilizar un solo fotón, el equipo empleó un pulso de luz generado por láser que puede constar de varios fotones. La investigación se publica en la revista Science .
"Nuestro pulso láser fue convertido a un estado óptico cuántico que nos da una capacidad inherente para corregir errores", afirmó el profesor Peter van Loock de la Universidad de Mainz. "Aunque el sistema consta sólo de un pulso láser y, por lo tanto, es muy pequeño, en principio puede erradicar los errores inmediatamente". Por lo tanto, no hay necesidad de generar fotones individuales como qubits a través de numerosos pulsos de luz y luego hacer que interactúen como qubits lógicos.
"Necesitamos sólo un pulso de luz para obtener un qubit lógico robusto", añadió van Loock. En otras palabras, un qubit físico ya es equivalente a un qubit lógico en este sistema:un concepto extraordinario y único. Sin embargo, el qubit lógico producido experimentalmente en la Universidad de Tokio aún no tenía la calidad suficiente para proporcionar el nivel necesario de tolerancia a errores. No obstante, los investigadores han demostrado claramente que es posible transformar qubits no universalmente corregibles en qubits corregibles utilizando los métodos ópticos cuánticos más innovadores.
Más información: Shunya Konno et al, Estados lógicos para la computación cuántica tolerante a fallos con luz propagada, Ciencia (2024). DOI:10.1126/ciencia.adk7560
Olivier Pfister, Qubits sin qubits, Ciencia (2024). DOI:10.1126/science.adm9946
Información de la revista: Ciencia
Proporcionado por la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia
