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Avances en computación cuántica: Temperaturas más altas y mejor corrección de errores

En los últimos años, la computación cuántica ha experimentado un rápido desarrollo, con empresas como Amazon, IBM y fabricantes tradicionales de silicio trabajando arduamente para lograr una corrección de errores efectiva. Existe un fuerte consenso en que para abordar los problemas más útiles con una computadora cuántica, esta debe ser capaz de corregir errores. Sin embargo, no hay consenso sobre qué tecnología nos permitirá lograrlo.

Recientemente, se han publicado tres artículos que abordan diferentes aspectos de la tecnología de computación cuántica. Un equipo internacional que incluye a la startup Diraq ha demostrado que un procesador de puntos cuánticos de silicio puede funcionar bien a la relativamente cálida temperatura de 1 Kelvin, en comparación con los habituales miliKelvin a los que normalmente operan estos procesadores. Esto sugiere que los chips pueden tolerar temperaturas de funcionamiento razonables, lo que significa que se puede utilizar circuitería de control en el chip sin causar problemas.

Por otro lado, investigadores de IBM han descrito un nuevo modelo de corrección de errores para su uso con qubits superconductores, llamados transmons. Utilizando un esquema llamado «códigos de comprobación de paridad de baja densidad» (LDPC), las simulaciones muestran que son capaces de manejar una docena de qubits lógicos utilizando solo 288 qubits físicos, muchos menos de los que necesitaría un código de superficie útil. Sin embargo, para implementar estas ideas en hardware, IBM tendrá que duplicar aproximadamente el número de interconexiones qubit-a-qubit de sus configuraciones existentes y construir chips con conexiones de mayor alcance.

Amazon también está desarrollando sus propios esfuerzos para desarrollar computadoras cuánticas basadas en transmons, pero los está utilizando de maneras distintas para intentar reducir las tasas de error. En un artículo publicado la semana pasada, un equipo de investigadores de Amazon y académicos describen la corrección de errores con lo que denominan un transmon de doble carril. El resultado es un qubit donde la tasa de error inherente está muy por debajo de lo necesario para que los esquemas de corrección de errores funcionen. Sin embargo, la verificación de errores es relativamente lenta en comparación con otras operaciones, y esto puede ralentizar los cálculos.

Aunque algunos de estos avances podrían ser importantes entre sí, no todos ellos son compatibles, ya que los transmons y los puntos cuánticos son sistemas físicos completamente distintos. No obstante, estos trabajos muestran que, incluso si uno es fundamentalmente escéptico sobre las perspectivas de la computación cuántica, se está realizando un trabajo interesante para intentar proporcionar los componentes necesarios para que las cosas funcionen.

Aún no está claro cuánto de esto se incorporará a los futuros esfuerzos de computación cuántica, pero sí demuestra que las personas que intentan hacer avanzar el campo no se han quedado sin ideas. En los próximos años, probablemente no tendremos una imagen más clara de lo que es probable que funcione, pero habrá mucho trabajo interesante de investigación y desarrollo entre ahora y entonces, algunos de los cuales pueden representar hitos clave en el desarrollo de la computación cuántica.

Más información: ARSTechnica.
Nature, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07160-2
Nature, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07107-7
Physical Review X, 2024. DOI: 10.1103/PhysRevX.14.011051

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