En el ámbito de la computación cuántica, los experimentos que involucran circuitos cuánticos complejos enfrentan el desafío de garantizar su precisión. Los simuladores cuánticos vienen al rescate proporcionando una forma de emular estos circuitos, lo que permite a los investigadores verificar la exactitud de sus experimentos. Sin embargo, ¿cómo se puede confiar en el propio simulador cuántico? Científicos de China y Austria han desarrollado una técnica para evaluar la fiabilidad de las simulaciones cuánticas comparando sus resultados con los de otros simuladores. Este método desempeña un papel vital a la hora de generar confianza en la precisión de los experimentos de computación cuántica.

La computación cuántica tiene un inmenso potencial debido a su capacidad para resolver ciertos problemas mucho más rápido que las computadoras clásicas. Sin embargo, los sistemas cuánticos son notoriamente frágiles, susceptibles al ruido ambiental y otros factores que pueden introducir errores en los cálculos. Verificar la exactitud de los experimentos cuánticos se vuelve crucial, especialmente a medida que crece la complejidad de los circuitos cuánticos.

Los simuladores cuánticos, que son esencialmente sistemas cuánticos controlados, ofrecen un medio para simular el comportamiento de los circuitos cuánticos y obtener resultados que coincidan con los experimentos cuánticos reales. Sin embargo, incluso estos simuladores pueden verse afectados por imperfecciones y errores.

La técnica recientemente desarrollada, denominada "validación cruzada de simulaciones cuánticas de múltiples qubits", aborda esta cuestión. Implica realizar el mismo experimento cuántico en múltiples simuladores cuánticos diferentes y luego comparar los resultados. Esta comparación permite a los investigadores identificar inconsistencias y ganar confianza en la precisión de los resultados de la simulación cuántica.

"Nuestro trabajo proporciona una poderosa herramienta para la verificación de experimentos cuánticos", explica Zhi-Cheng Yang, coautor del estudio. "Al emplear múltiples simuladores cuánticos y comparar sus resultados, podemos lograr un mayor nivel de confianza en la validez de nuestros resultados, incluso cuando tratamos con circuitos cuánticos altamente complejos".

Los investigadores emplearon circuitos cuánticos superconductores, una plataforma líder para el procesamiento de información cuántica, para demostrar su técnica. Realizaron simulaciones en dos simuladores cuánticos diferentes y encontraron una gran coherencia en los resultados. Esto reforzó la confiabilidad de sus resultados experimentales.

Además, la técnica es escalable y se puede aplicar a simulaciones cuánticas más extensas y diferentes plataformas de hardware, como iones atrapados y sistemas fotónicos.

"La validación cruzada de simulaciones cuánticas es un paso vital hacia el avance del campo de la computación cuántica", afirma Johannes Fink, coautor del estudio. "A medida que continuamos explorando y desarrollando tecnologías cuánticas, garantizar la precisión y confiabilidad de nuestros experimentos se vuelve cada vez más importante. Esta técnica contribuye significativamente a este esfuerzo".