Las computadoras cuánticas obtienen corrección automática de errores por primera vez

Un pequeño dispositivo de refrigeración podría restablecer automáticamente los componentes defectuosos de una computadora cuántica. Su rendimiento sugiere que la transferencia de calor también podría permitir otros dispositivos cuánticos autónomos.

Las computadoras cuánticas aún no son completamente prácticas porque cometen demasiados errores. De hecho, si los qubits (los componentes clave de este tipo de computadora) se sobrecalientan accidentalmente y se vuelven demasiado potentes, terminan en un estado incorrecto incluso antes de que comience el cálculo. Una forma de “restablecer” los qubits a su estado adecuado es enfriarlos.

Simone Gasparinetti de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia y sus colegas han asignado esta tarea al primer “refrigerador” cuántico autónomo.

Los investigadores construyeron dos qubits y un “qutrit” a partir de pequeños circuitos superconductores que pueden almacenar información más compleja que un qubit. El qubit y uno de los qubits forman una nevera para el segundo qubit objetivo, que finalmente se utiliza para el cálculo.

Los investigadores modelaron cuidadosamente las interacciones entre los tres componentes de modo que cuando un qubit objetivo tiene demasiada energía, lo que provoca defectos, el calor fluye automáticamente desde él hacia los otros dos elementos. Esto redujo la temperatura del qubit objetivo y lo restableció. Debido a que el proceso es autónomo, el refrigerador de qubit y qutrit puede corregir errores sin ningún control externo.

Aamir AliTambién en la Universidad Tecnológica de Chalmers, este enfoque para restablecer Quit requirió menos hardware nuevo que los métodos tradicionales y produjo mejores resultados. Sin ningún rediseño significativo de la computadora cuántica o la introducción de nuevos cables, el estado inicial del qubit es correcto el 99,97 por ciento de las veces. Por el contrario, otros métodos de reinicio normalmente funcionan sólo en un 99,8 por ciento, dijo.

Este es un poderoso ejemplo de cómo las máquinas termodinámicas que manejan calor, energía y temperatura pueden resultar útiles en el campo cuántico. Nicole Yunger Halpern del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Maryland, que trabajó en el proyecto.

Las máquinas termodinámicas convencionales, como el motor térmico, condujeron a toda la revolución industrial, pero hasta ahora la termodinámica cuántica no ha sido muy práctica. “Me interesa hacer útil la termodinámica cuántica. Este frigorífico cuántico autónomo, sin duda útil, es nuestro primer ejemplo”, afirma Jünger Halpern.

“Es un placer ver esta máquina funcionando y siendo útil. Es autónomo, por lo que no necesita control externo, tiene que ser eficiente y versátil”, afirmó. nicolas brunner en la Universidad de Ginebra, Suiza.

Michał Horodecki El problema más urgente para las computadoras cuánticas construidas con circuitos superconductores en la Universidad de Gdansk en Polonia es asegurarse de que las máquinas no se sobrecalienten y posteriormente cometan errores. El nuevo experimento abre el camino para muchos proyectos similares que se han propuesto pero nunca se han probado, como el uso de qubits para construir motores cuánticos autónomos, afirmó.

Los investigadores ya están tratando de ver si pueden aprovechar su experimento. Por ejemplo, podrían crear un reloj cuántico autónomo o diseñar una computadora cuántica con otras funciones impulsadas automáticamente por las diferencias de temperatura.