Récord en computación cuántica: 6100 bits cuánticos

Las computadoras cuánticas necesitarán una gran cantidad de bits cuánticos para resolver problemas complejos en física, química y otras ciencias. A diferencia de los bits clásicos, los bits cuánticos pueden existir en dos estados a la vez, un fenómeno denominado superposición cuántica. Esta peculiaridad de la física cuántica otorga a las computadoras cuánticas la capacidad de realizar ciertos cálculos complejos mejor que sus homólogos clásicos, pero también implica que los bits cuánticos son frágiles. Para compensar esta fragilidad, se trabaja en el diseño de computadoras cuánticas con bits cuánticos adicionales y redundantes para corregir cualquier error. Por eso, las computadoras cuánticas lo bastante robustas requerirán cientos de miles de bits cuánticos.

Ahora, en un paso importante hacia esta meta, unos físicos han creado el conjunto de bits cuánticos más grande de todos los ensamblados hasta ahora: 6100 bits cuánticos en forma de átomos neutros atrapados en una cuadrícula mediante láseres. Los sistemas anteriores de este tipo contenían solo unos cientos de bits cuánticos.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Hannah Manetsch y Manuel Endres, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en la ciudad estadounidense de Pasadena.

El equipo utilizó pinzas láser (rayos láser altamente enfocados) para atrapar miles de átomos individuales de cesio en una cuadrícula. Para posicionar cada átomo en su sitio y mantenerlo ahí, los investigadores dividieron un rayo láser en 12.000 pinzas, que en conjunto sujetaron 6.100 átomos en una cámara de vacío. “En la pantalla, podemos ver cada bit cuántico como un punto de luz”, explica Manetsch. “Es una visualización impactante del hardware cuántico a gran escala”.

El conjunto de 6.100 bits cuánticos. (Imagen: Caltech / Endres Lab. CC BY)

Otro logro clave con este sistema fue demostrar que el aumento en la cantidad de bits cuánticos no acarreó un mayor descontrol con la consiguiente degradación de calidad. Incluso con más de 6.000 bits cuánticos, el equipo los mantuvo en superposición cuántica durante unos 13 segundos (casi 10 veces más tiempo que lo que era posible con sistemas similares anteriores), mientras manipulaba bits cuánticos individuales con una precisión del 99,98 por ciento.

Manetsch y sus colegas exponen los detalles técnicos de su logro en la revista académica Nature, bajo el título “A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits”. (Fuente: NCYT de Amazings)