La inmensa promesa de la computación cuántica en campos como la química y la criptografía es también su mayor desafío:cualquier indicio de error o manipulación hace que todo el cálculo se derrumbe. La única forma de evitar esto es utilizar múltiples bits cuánticos (qubits), los componentes básicos de la información cuántica, para respaldar esencialmente cada qubit. Pero en la práctica esto se vuelve imposible si la computadora cuántica crece demasiado.
"En los procesadores cuánticos actuales, siempre hay algunos errores, por lo que uno podría pensar, está bien, agregaré algunos qubits más para protección", dijo el físico Alexey Gorshkov del Instituto Cuántico Conjunto de la Universidad de Maryland. El problema es que empiezas a necesitar exponencialmente muchos más qubits para corregir niveles de error que disminuyen exponencialmente. "Al final, es simplemente irreal".
En su artículo, publicado en Nature Physics, Gorshkov y sus coautores descubrieron que el uso de disposiciones especiales de qubits "topológicamente ordenadas" podría eliminar la necesidad de recursos exponenciales para corregir errores. "Nuestra idea fue, esperen un minuto, ¿es posible hacer algún tipo de corrección de errores cuánticos topológicos (TEC)", que podría conducir al "santo grial" de la sobrecarga polinomial? dijo Gorshkov, que también trabaja en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. "Ese es el principal hallazgo de nuestro artículo".
Su idea se reduce a "códigos de corrección de errores que se construyen a partir de estados topológicos de la materia, estados de la materia que no tienen un orden local, sino que se caracterizan por correlaciones de largo alcance que pueden usarse para detectar y corregir errores", según un artículo de Nature Physics News &Views.
El avance también tendrá implicaciones más allá de la computación cuántica, afirma Gorshkov, en campos como la física de partículas de alta energía y la física estadística. "La corrección de errores cuánticos es una técnica universal para controlar errores en todos los sistemas cuánticos, no sólo en una computadora cuántica", dijo. "Hay muchos otros sistemas físicos donde se pueden probar estas técnicas, y eso es realmente emocionante".
