La corrección de errores puede conducir a computadoras cuánticas utilizables

Se ha demostrado por primera vez que es posible reducir el número total de errores de una computadora cuántica. Eso significa que podemos construir computadoras cuánticas más grandes y utilizables.

La corrección de errores cuánticos es un paso importante para el desarrollo de computadoras cuánticas utilizables. Ahora Google ha demostrado que su enfoque para la corrección de errores es escalable. Investigadores de la empresa informan en la revista científica Naturaleza. Este paso brinda confianza en que las computadoras cuánticas prácticas aparecerán en el mercado en los próximos años.

Los componentes básicos de una computadora cuántica son los qubits, la variante cuántica de los transistores en un chip de computadora clásico. Pero los qubits son propensos a errores. Es necesario detectarlos y corregirlos si queremos construir computadoras cuánticas lo suficientemente grandes como para abordar problemas del mundo real.

código de superficie

Un enfoque popular para la corrección de errores se llama corrección de código de superficie. Muchos qubits funcionan juntos como un llamado qubit lógico. Esto proporciona redundancia: si un qubit comete un error, el todo combinado continúa funcionando. Así es también como funciona la corrección de errores en las computadoras clásicas.

En las computadoras cuánticas, sin embargo, existe una complicación adicional. Cualquier intento de medir qubits destruye inmediatamente los datos.

Esto significa que agregar más qubits físicos a su qubit lógico también puede ser perjudicial. “Cuando los ingenieros intentan organizar conjuntos más grandes de qubits físicos en qubits lógicos, con el objetivo de cometer menos errores, hasta ahora ha sucedido lo contrario”, dice el experto en computación cuántica. hartmut neven de Google.

Google mostró esto cuando presentó por primera vez un esquema de corrección de errores en funcionamiento en 2021, lo que resultó en un aumento neto de errores. Posteriormente, los investigadores del Joint Quantum Institute en Maryland lograron crear qubits lógicos que no empeoraron aún más las tasas de error, aunque de una manera más técnica que práctica.

Computadora cuántica de uso comercial

Ahora Google ha demostrado que los qubits lógicos se pueden expandir y que esta escala reduce la tasa de error general. Si esa tendencia puede continuar, pueden realizar cálculos que serían imposibles incluso en las computadoras clásicas más poderosas. Neven dice que el equipo ahora tiene una “confianza palpable” de que Google puede hacer una computadora cuántica comercialmente útil.

Bits de trama
El equipo alcanzó el hito utilizando la tercera generación del procesador cuántico Sycamore de Google, con 53 qubits. código de superficie Los qubits lógicos suelen ser una cuadrícula de qubits vinculados a otros qubits. Siempre se reserva un qubit para medir el valor de otros qubits. El experimento de la empresa pasó de cuadrículas de 3 por 3, con 17 qubits físicos, a cuadrículas de 5 por 5 con 49 qubits. Eso significa que casi todo el procesador funciona como un qubit lógico. Este aumento redujo el margen de error de 3,028 por ciento a 2,914 por ciento.

Ampliar

El equipo de Google admite que la mejora es pequeña, pero dice que, en teoría, el proceso de escalado puede continuar indefinidamente. Esto allana el camino para una computadora cuántica que comete pocos errores y, por lo tanto, puede realizar tareas útiles de manera confiable. Pero el siguiente paso, pasar a un qubit lógico de 6 por 6, que requiere 71 qubits físicos, es imposible con la generación actual de procesadores cuánticos. Eso requiere un mejor hardware.

Investigador de información cuántica Fernando González-Zalba de la Universidad de Cambridge dice que una mayor mejora en el margen de error hubiera sido agradable, pero la investigación avanza en la dirección correcta. “Los componentes individuales del procesador todavía necesitan mejorar un poco para aumentar el margen de error lógico a medida que la tecnología escala”, dice, “pero lo que vemos en los lanzamientos del equipo es que mejoran significativamente con cada lanzamiento. No creo que la corrección escalable de errores cuánticos lleve años, creo que ya casi llegamos’.