Las empresas Microsoft y Atom Computing han publicado en Repositorio científico Arxiv Lograr un récord cuántico: computación poderosa y confiable mediante el entrelazamiento de 24 qubits lógicos de átomos neutros. Según ambas empresas, el avance les permite anunciar la comercialización de un ordenador con esta tecnología el próximo año. “Los resultados muestran un progreso hacia la vanguardia científica cuántica (ejecutar tareas más rápido, más barato y más eficientemente que una computadora clásica), lo que requerirá no sólo una computación confiable, sino también la integración con inteligencia artificial y procesamiento de alto rendimiento”, explica. Krysta Svore, de esta tecnología en Microsoft.
Jian-Wei Pan, científico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) y líder de uno de los principales grupos de investigación cuántica del mundo, ya advirtió hace dos años que uno de los avances más disruptivos en esta tecnología sería “Contar con un qubit lógico con mayor fidelidad que el físico.” El investigador estimó que este avance se lograría en unos cinco años. Microsoft y Atom Computing afirman haberlo conseguido ya.
La computación cuántica aprovecha las propiedades de los átomos, iones, fotones o sistemas superconductores para superar las limitaciones binarias y multiplicar exponencialmente la capacidad de procesamiento. Lo logra aprovechando la superposición de estados, el principio que le permite estar simultáneamente en más de dos valores al mismo tiempo. Pero esta superposición es vulnerable a cualquier perturbación, y la información contenida en el qubit físico se pierde o altera (decoherencia), por lo que se utiliza la corrección y recuperación de errores para desarrollar un qubit lógico, que almacena información cuántica.
“Pero no todos los tipos de qubits permiten la corrección de errores cuánticos necesaria para permitir cálculos confiables. Y sin él, es poco probable que se logren soluciones válidas a los clásicos problemas intratables (que no pueden resolverse mediante el procesamiento convencional). Es fundamental pasar de la informática con qubits físicos (vulnerables al ruido) a operar con qubits lógicos y fiables”, argumenta Svore.
Para lograrlo, Atom Computing ha recurrido a átomos neutroscon más estabilidad y capacidad de acoplamiento, como qubits físicos para almacenar y procesar información cuántica mediante la manipulación con pulsos de luz láser.
112 de ellos han sido desarrollados a través de la plataforma Cuántico azur de microsoft, 24 qubits lógicos entrelazados (el mayor número registrado hasta la fecha en un sistema comercial de átomos neutros) cuya fidelidad, según una investigación publicada en Arxiv, ha sido del 99,6%, la mayor consistencia conseguida por un sistema comercial, según los investigadores. En este caso, Microsoft ha conseguido duplicar los 12 qubits lógicos fiables que había conseguido anteriormente con una trampa de iones Quantinuum.
“Estos cubos lógicos son capaces no sólo de conjuntopero también se someten a muchas operaciones lógicas sin dejar de permitir soluciones exitosas de cálculos complejos”, dice Svore. La combinación de las dos tecnologías permite, según las dos empresas, “una corrección de errores cuánticos más rápida, avanzada y eficiente”.
Los qubits lógicos han realizado con éxito cálculos basados en el algoritmo de Bernstein-Vazirani (un algoritmo cuántico creado por Ethan Bernstein y Umesh Vazirani a principios de los años 1990 para resolver un problema específico de forma más eficiente que con los métodos clásicos). Además, pudieron producir una solución más precisa que el mismo cálculo con qubits físicos”, detalla el investigador de Microsoft.
Al respecto, Ben Bloom, fundador y CEO de Atom Computing, añade: “Nuestra tecnología de átomo neutro altamente escalable se puede utilizar para crear grandes cantidades de qubits de alta fidelidad, que son una parte esencial de la estrategia de Atom para construir fallas”. cuántico tolerante. computadoras.
Los resultados han llevado a las dos empresas a anunciar la comercialización de un ordenador cuántico el próximo año con la tecnología desarrollada. “Al combinar nuestros qubits de átomos neutros de próxima generación con el sistema de virtualización de Microsoft (qubits lógicos), ahora podemos ofrecer una máquina cuántica comercial confiable. “Este sistema permitirá un rápido progreso en múltiples campos, incluida la química y la ciencia de materiales”, afirma Bloom.
Las empresas no han especificado el precio del futuro ordenador que, además del sistema desarrollado por Neutral Atoms, integrará computación en la nube de alto rendimiento (HPC) y modelos avanzados de inteligencia artificial desde la plataforma. Elementos azules,
Este recurso ya se utiliza en química generativa para el desarrollo de nuevas moléculas sintetizables y útiles. Además, permite la creación de nuevos conjuntos de datos para entrenar modelos de inteligencia artificial y brindar soluciones a problemas complejos en otras industrias.
En este control de unidades de información cuántica participan numerosos laboratorios de todo el mundo. En el campo de equipamiento, el Instituto de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (padresen colaboración con el centro tecnológico coreano Kaist y la Universidad de Trento, ha anunciado Desarrollo de un sistema capaz de controlar las ocho partículas de luz portadoras del campo electromagnético mediante un chip de circuito integrado fotónico.
El equipo de investigación midió el efecto Hong-Ou-Mandel, un fenómeno cuántico por el cual dos fotones que entran desde diferentes direcciones pueden interferir y recorrer el mismo camino juntos, y lograron un estado entrelazado de cuatro qubits en un circuito integrado. El objetivo es producir chips de 16 y 32 qubits para avanzar en la computación cuántica.
“Planeamos avanzar en nuestra tecnología hardware Quantum (dispositivo) para un servicio informático basado en la nube. Nuestro principal objetivo es desarrollar un sistema a escala de laboratorio para fortalecer nuestras capacidades de investigación en computación cuántica”, explica Yoon Chun-Ju, vicepresidente de la división de computación cuántica de ETRI.
Su colega Lee Jong-Moo, que participó en el desarrollo, se muestra cauteloso a pesar de los avances: “La investigación sobre la implementación práctica de los ordenadores cuánticos es muy activa en todo el mundo. Sin embargo, todavía se necesita una investigación exhaustiva a largo plazo para hacer realidad la computación cuántica práctica, especialmente para superar los errores computacionales causados por el ruido en los procesos cuánticos.
En este sentido, según las publicaciones, los científicos del Instituto Max-Planck han demostrado una forma especialmente eficaz de entrelazar fotones con fonones acústicos de forma resistente al ruido externo. Artículos de revisión física.. La posibilidad de implementar este concepto en fibras ópticas o chips fotónicos integrados hace que este mecanismo sea de particular interés para su uso en tecnologías cuánticas modernas.
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