Actualizado 24/04/2014 13:30 CET

Una matriz superconductora de qubit señala el camino a los ordenadores cuánticos

Ordenador cuántico
Ordenador cuántico / erik lucero

MADRID, 24 Abr. (EUROPA PRESS) -

   Un ordenador cuántico completamente funcional es uno de los santos griales de la física. A diferencia de los ordenadores convencionales, la versión cuántica utiliza qubits (bits cuánticos), que hacen uso directo de los múltiples estados de los fenómenos cuánticos. Cuando se desarrolle, una computadora cuántica será millones de veces más potente en ciertos cálculos que los superordenadores actuales.

   El grupo de investigación en Física Cuántica dirigido por John Martinis en la Universidad de California en Santa Bárbara ha dado un paso más para hacer realidad el ordenador cuántico mediante la demostración de un nuevo nivel de fiabilidad en una gama de cinco qubit. Sus conclusiones aparecen en la revista Nature.

   La computación cuántica es cualquier cosa menos simple. Se basa en aspectos de la mecánica cuántica como la superposición. Esta idea sostiene que cualquier objeto físico, como un átomo o electrón - lo que los ordenadores cuánticos utilizan para almacenar información - puede existir en todos sus estados teóricos simultáneamente. Esto podría llevar la computación paralela a nuevas metas.

   "El hardware cuántico es muy, muy poco fiable en comparación con el hardware clásico", dice Austin Fowler, Físico de la UCSB, cuyo trabajo teórico inspiró los experimentos del grupo de Martinis. "Incluso el mejor hardware de última generación no es fiable. Nuestro trabajo muestra que por primera vez se ha alcanzado la fiabilidad".

   Si bien el grupo de Martinis ha mostrado operaciones lógicas en el umbral, la matriz debe operar por debajo del umbral para proporcionar un margen de error aceptable. "Los qubits son defectuosos, por lo que la corrección de errores es necesaria", dijo el estudiante graduado y co-autor principal Julian Kelly, quien trabajó en la serie de cinco qubit.

   "Tenemos que mejorar y nos gustaría ampliar a sistemas más grandes", dijo el autor principal Rami Barends, un becario postdoctoral en el grupo. "La física intrínseca de control y acoplamiento no tendrá que cambiar, pero la ingeniería a su alrededor va a ser un gran reto".

SUPERCONDUCTIVIDAD

   La configuración única de resultados de la matriz del grupo de la flexibilidad de la geometría en el plano superconductor, permitió a los científicos crear qubits en forma de cruz que llamaron Xmons . La superconductividad se produce cuando ciertos materiales se enfrían a un nivel crítico que elimina la resistencia eléctrica y elimina los campos magnéticos . El equipo optó por colocar cinco Xmons en una sola fila, con cada qubit en conexión con su vecino más cercano , una disposición sencilla pero eficaz.

   "Motivados por el trabajo teórico, empezamos realmente a pensar seriamente en lo que teníamos que hacer para seguir adelante", dijo John Martinis, profesor del Departamento de Física de la UCSB. "Nos tomó un tiempo averiguar lo fácil que era, y lo simple, al final, fue realmente lo mejor".

   "Si se quiere construir un ordenador cuántico, se necesita una matriz bidimensional de estos qubits , y la tasa de error debe estar por debajo de 1 por ciento", dijo Fowler. "Si podemos conseguir un orden de magnitud más baja -en el área de 10-3 o 1 en 1000 para todas nuestras puertas- nuestros qubits podrían ser comercialmente viables. Pero hay más problemas que necesitan ser resueltos. Hay más frecuencias de las que preocuparse y es cierto que es más complejo. Sin embargo, la física no es diferente".

   Según Martinis, era el código de superficie de Fowler lo que señaló el camino, proporcionando una arquitectura para poner los qubits juntos de una manera determinada. "De repente, supimos exactamente qué era lo que queríamos construir debido al código superficie", dijo Martinis. "Me costó mucho encontrar la manera de reconstruir los qubits juntos y controlarlos adecuadamente. Lo sorprendente es que todas nuestras esperanzas de si funcionaría se hicieron realidad".

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