Sistema de corrección de errores para computación cuántica

Se ha logrado dar otro paso importante en el desarrollo de la computación cuántica, una nueva frontera en la computación que promete velocidades de procesamiento exponencialmente más rápidas que las de los ordenadores más sofisticados de la actualidad.

En una nueva investigación, un equipo de físicos ha demostrado la forma más básica de corrección de errores cuánticos, una vía para compensar la susceptibilidad intrínseca a errores de la computación cuántica. El desarrollo de tecnología para corregir estos errores al instante es un paso necesario para fabricar computadoras cuánticas operativas.

"Sin la corrección de errores, no se podría crear una computadora cuántica cuya velocidad de procesamiento sea exponencialmente mayor", subraya Matthew Reed, de la Universidad de Yale en Estados Unidos y miembro del equipo de investigación. "De otro modo, inexorablemente se acumularían pequeños errores y el cálculo fallaría".

Las computadoras cuánticas usan bits cuánticos ("qubits") para representar la información. Estos qubits pueden tomar muchas formas, como por ejemplo iones atrapados, moléculas o átomos "artificiales" creados usando circuitos superconductores.

En la Universidad de Yale, ya se logró, tres años atrás, producir átomos artificiales capaces de funcionar como qubits. Aunque cada qubit de esos realmente constaba de mil millones de átomos de aluminio, funcionaba como un solo átomo capaz de tomar dos estados de energía diferentes. Estos estados son semejantes al "0" y al "1" o a los estados "on" y "off" de los bits empleados por los ordenadores convencionales. Sin embargo, debido a las leyes de la mecánica cuántica que desafían a la lógica humana, los científicos pueden hacer que los qubits tengan una "superposición" de ambos estados al mismo tiempo, permitiendo un mayor almacenamiento de información y potencia de procesamiento.


Por tanto, cualquier qubit debe ser capaz de tener cualquiera de los dos estados, "0" ó "1", o ambos estados a la vez. Para que una computadora cuántica pueda funcionar, debe reconocer e interpretar correctamente estos estados de un qubit. Sin embargo, los qubits son propensos a cambios accidentales de estado, es decir, a errores, lo que puede distorsionar la interpretación.

Por primera vez, el equipo de Reed y Robert Schoelkopf, también de la Universidad de Yale, ha demostrado la corrección de errores cuánticos en un sistema de estado sólido, un dispositivo electrónico similar a un chip de ordenador. El equipo desarrolló una técnica para identificar el estado original de un qubit, detectar cambios y revertirlos cuando es necesario.

En el trabajo también han colaborado L. DiCarlo de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, y S.E Nigg, L. Sun, L. Frunzio y S.M. Girvin, de la Universidad de Yale.