La computación cuántica está en el centro de las preocupaciones de muchos investigadores. Esta ciencia, que se basa en los principios físicos de lo infinitamente pequeño, podría eventualmente volverse más eficiente que la computación convencional. Sin embargo, aún no se conocen todas las aplicaciones posibles de una computadora cuántica. Por el momento esta tecnología está expuesta a muchos errores de cálculo, pero los investigadores han descubierto un método para reducir la inestabilidad del qubit, la unidad de almacenamiento de información de un sistema cuántico.
El qubit está expuesto a muchos errores en una computadora cuántica
Este equipo de investigadores de la Universidad de Columbia Británica en Estados Unidos detalló en un artículo, publicado en la revista Naturaleza el 20 de julio, el descubrimiento que mejoraría la transferencia de información a través de una computadora cuántica. Para entender cómo funciona, es importante saber que en la computación cuántica el qubit puede ser simultáneamente 0 y 1, a diferencia de una computadora clásica que trabaja con un sistema binario. Esto significa que la unidad de información, el bit, puede tomar el valor de 0 o 1, lo que limita las posibilidades de cálculo en comparación con el cuanto.
¿Hacia una escasez de fibra óptica?
Un qubit que se mueve en una computadora cuántica está expuesto a condiciones y perturbaciones que fomentan su inestabilidad. En particular, se enfrenta a una temperatura cercana al cero absoluto, es decir, −273,15 °C. Una de las cuestiones centrales en la investigación cuántica es, por tanto, la reducción del número de errores vinculados a estas difíciles condiciones, que impiden por el momento la viabilidad de la computación cuántica.
El método descubierto por el grupo de investigadores tiene como objetivo evitar el cambio de estado de la materia del qubit que conduce a la pérdida de información. Este no es el cambio clásico de un estado sólido a un estado líquido o gaseoso, sino una concepción moderna de este principio. En lugar de considerar la temperatura a la que la materia puede transformarse, Andrew Potter, miembro del equipo de investigación, explica que los errores son la causa del cambio de estado en un sistema cuántico.
El tiempo bidimensional podría estabilizar qubits
Para limitar estos errores y preservar el estado del qubit, los investigadores exploraron la influencia del tiempo en el cambio de estado de la materia. Así, el equipo demostró que es posible proteger los qubits de una determinada categoría de errores utilizando un concepto complejo: el tiempo bidimensional.
Para lograr estas dos dimensiones temporales, los investigadores se basaron en un concepto matemático que se le acerca: la sucesión de Fibonacci. En esta serie de números, cada número es la suma de los dos números que le preceden. La secuencia comienza así: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, etc. Los investigadores quieren usar este principio para definir un ritmo de pulso láser que se realizará en qubits para protegerlos en una computadora cuántica.
La secuencia de Fibonacci también se encuentra en otra reacción física llamada cuasi-cristal. La estructura de los cuasicristales se construye en una secuencia que no es repetitiva ni aleatoria, como en la famosa secuencia matemática. Sin embargo, los cuasicristales adoptan una forma aplanada, lo que oculta una dimensión adicional. Por lo tanto, los investigadores determinaron que la secuencia de Fibonacci también esconde una segunda dimensión temporal.
Los científicos probaron pulsos de láser cuasi-rítmicos, basados en la secuencia de Fibonacci, en qubits atrapados en una computadora cuántica. Los qubits pudieron permanecer en un estado estable durante toda la duración del experimento, es decir, 5,5 segundos, mientras que con pulsos periódicos se volvieron inestables después de 1,5 segundos. Los investigadores están encantados con estos resultados, que prueban que su método es el camino a seguir para reducir los errores cuánticos en el futuro.