Un experimento crea lo que puede ser el dispositivo controlable más entrelazado cuánticamente logrado hasta ahora

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Si ha leído algo acerca de las computadoras cuánticas, es posible que haya encontrado la afirmación: “Es como calcular con cero y uno al mismo tiempo”. Eso es cierto, pero lo que hace que las computadoras cuánticas sean emocionantes es algo más espeluznante: el entrelazamiento.

Un nuevo dispositivo cuántico entrelaza 20 bits cuánticos al mismo tiempo, por lo que es quizás uno de los dispositivos más entrelazado y controlable.

Este es un hito importante en el mundo de la computación cuántica, pero también muestra cuánto más trabajo queda por hacer antes de que podamos crear las computadoras cuánticas de uso general del futuro, que serán capaces de resolver los grandes problemas relacionados con la IA y ciberseguridad que las computadoras clásicas no pueden.

“Ahora tenemos acceso a dispositivos de control de partículas individuales” con decenas de qubits, le dijo a Gizmodo el autor del estudio, Ben Lanyon, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica en Austria.

Pronto, “podemos llegar al nivel en el que podemos crear estados cuánticos súper exóticos y ver cómo se comportan en el laboratorio”. Creo que eso es muy emocionante”.

Olvídese de la “computación cuántica” por un segundo y simplemente considere las partículas más pequeñas.

Las partículas adquieren valores exactos de ciertas propiedades innatas, de la misma forma en que las monedas tienen cara o sello.

Pero a diferencia de las monedas reales, usted puede preparar partículas para que codifiquen ambos valores de “caras” y “sellos”, cada una con algún número complejo (como a + bi) asociado a ella.

Esto solo tiene sentido después de preparar la partícula en ese estado y antes de medirla nuevamente.

Cada vez que la mida, siempre obtendrá solo una de las opciones.

Pero si prepara y mide el mismo estado muchas veces, puede obtener algo de información al respecto.

Si tiene dos partículas, puede hacer que interactúen de tal manera que se entrelacen.

Incluso si separa estas partículas a grandes distancias, permanecen entrelazadas, un efecto que Albert Einstein llamó “acción espeluznante a distancia”.

Ahora, los números complejos describen combinaciones de las propiedades de ambas partículas, por lo que una partícula no se puede explicar sin la otra.

Puede decir si estas partículas se entrelazaron en base a las correlaciones matemáticas que aparecerían durante las mediciones repetidas resultantes de ellas.

Si piensa en cada uno de esos sistemas de dos estados como un extraño bit de computadora, y permite que estos bits se entrelacen, entonces puede generar extrañas y nuevas estadísticas correlacionadas solo cuánticas cuando las mida.

Combinado con otro tema llamado interferencia cuántica, esto permite nuevos tipos de dispositivos que pueden realizar algoritmos de computación que las computadoras comunes no podrían hacer.

Pero entrelazar muchas partículas juntas y mantenerlas entrelazadas mientras aún se pueden controlar los qubits individuales ha sido extremadamente difícil.

Lanyon y otros ahora están demostrando un dispositivo con qubits como 20 iones de calcio dispuestos en una línea.

En estos átomos, los electrones más externos pueden estar en uno de dos lugares, con los dos lugares representando efectivamente el uno y el cero de un bit informático tradicional.

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Entrelazan los estados de estos átomos usando una serie de láseres.

Los experimentadores vieron cómo los 20 átomos se entrelazaban con otros dos, tres o incluso otros cuatro vecinos.

Pudieron manipular y medir individualmente cada qubit, según el artículo publicado en Physical Review X.

Esto muestra cuánto trabajo queda por hacer en el mundo de las computadoras cuánticas.

Otros investigadores anunciaron computadoras que usan una tecnología similar con 51 o 53 qubits.

Google tiene uno que aún no ha sido probado con 72 qubits, y D-wave hace alarde de su máquina de más de 2.000 qubits, pero es un tipo muy específico de computadora cuántica que podría no ser más rápido que una computadora normal que presenta los mismos problemas.

Preguntándole a IBM sobre sus propias computadoras cuánticas: “No hemos realizado el mismo experimento en nuestros dispositivos IBM Q y todavía no estamos lanzando datos de nuestro dispositivo de 20 qubits”, le dijo a Gizmodo Sarah Sheldon, una investigadora de informática cuántica de IBM.

Un grupo externo que fue capaz de enredar los 16 qubits realizó un experimento similar en el dispositivo en la nube de 16 qubits, dijo.

Si quiere las computadoras cuánticas verdaderamente universales con las que sueñan los futuristas, debe ser capaz de entrelazar los qubits.

“Una demostración clave del crecimiento en el rendimiento de las computadoras cuánticas no es simplemente la capacidad de fabricar más dispositivos, sino más bien poner muchos qubits a trabajar simultáneamente”, le dijo a Gizmodo Michael Biercuk, profesor de física cuántica en la Universidad de Sydney.

Además, muchos de los líderes, como Google e IBM, hacen que sus computadoras cuánticas usen circuitos superconductores de alta ingeniería, en lugar de átomos individuales.

Esta demostración es una victoria para sistemas que dependen de átomos en diferentes estados como sus qubits.

Este experimento también demuestra algunos de los sistemas cuánticos más exóticos jamás creados, dijo Lanyon.

Está particularmente interesado en la experimentación física a corto plazo: probar los límites de la computación cuántica en el laboratorio, en lugar de hacerlo con la teoría.

Huelga decir que otros pensaron que este avance era importante.

“Es un paso más hacia las computadoras cuánticas de propósito general de pequeña escala” fabricadas a partir de sistemas atómicos atrapados como estos, dijo el físico de la Universidad de California Merced Lin Tian a Gizmodo.

Nos estamos acercando cada vez más a las computadoras cuánticas útiles, y nos hemos entusiasmado con una serie de anuncios sobre grandes dispositivos cuánticos.

Pero esta máquina de 20 qubits resalta, una vez más, que hay muchas cosas más allá del recuento de qubits que deben tenerse en cuenta.

Fuente: Gizmodo