Demuestran cómo dos qudits pueden entrelazarse completamente entre sí con un rendimiento sin precedentes

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Recientemente, las computadoras cuánticas comenzaron a trabajar con algo más que ceros y unos que conocemos de las computadoras clásicas.

Ahora, un equipo de la Universidad de Innsbruck, Austria, demuestra una manera de crear de manera eficiente entrelazamientos de tales sistemas de alta dimensión para permitir cálculos más potentes.

En el mundo de la computación, generalmente pensamos que la información se almacena como unos y ceros, también conocida como codificación binaria.

Sin embargo, en nuestra vida diaria usamos diez dígitos para representar todos los números posibles.

En binario, el número 9 se escribe como 1001, por ejemplo, lo que requiere tres dígitos adicionales para representar lo mismo.

Las computadoras cuánticas de hoy surgieron de este paradigma binario, pero de hecho los sistemas físicos que codifican sus bits cuánticos (qubit) a menudo tienen el potencial de codificar también dígitos cuánticos (qudits), como lo demostró recientemente un equipo dirigido por Martin Ringbauer en el Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck.

Según el físico experimental Pavel Hrmo de ETH Zurich:

“El desafío para las computadoras cuánticas basadas en qudit ha sido crear un entrelazamiento eficiente entre los portadores de información de alta dimensión“.

En un estudio el equipo de la Universidad de Innsbruck ahora informa cómo dos qudits pueden entrelazarse completamente entre sí con un rendimiento sin precedentes, allanando el camino para computadoras cuánticas más eficientes y poderosas.

El ejemplo del número 9 muestra que, mientras que los humanos pueden calcular 9 x 9 = 81 en un solo paso, una computadora clásica (o calculadora) tiene que tomar 1001 x 1001 y realizar muchos pasos de multiplicación binaria entre bastidores antes de que sea capaz de mostrar 81 en la pantalla.

Clásicamente, podemos permitirnos hacer esto, pero en el mundo cuántico donde los cálculos son inherentemente sensibles al ruido y las perturbaciones externas, necesitamos reducir la cantidad de operaciones requeridas para aprovechar al máximo las computadoras cuánticas disponibles.

Crucial para cualquier cálculo en una computadora cuántica es el entrelazamiento cuántico.

El entrelazamiento es una de las características cuánticas únicas que sustentan el potencial cuántico para superar en gran medida a las computadoras clásicas en ciertas tareas.

Sin embargo, explotar este potencial requiere la generación de un entrelazamiento de dimensiones superiores robusto y preciso.

Los investigadores de la Universidad de Innsbruck ahora pudieron entrelazar completamente dos qudits, cada uno codificado en hasta 5 estados de iones de calcio individuales.

Esto brinda a los físicos teóricos y experimentales una nueva herramienta para ir más allá del procesamiento de información binaria, lo que podría conducir a computadoras cuánticas más rápidas y robustas.

Martin Ringbauer explica: “Los sistemas cuánticos tienen muchos estados disponibles que esperan ser utilizados para la computación cuántica, en lugar de limitarlos para trabajar con qubits“.

Muchos de los problemas más desafiantes de la actualidad, en campos tan diversos como la química, la física o la optimización, pueden beneficiarse de este lenguaje más natural de la computación cuántica.

Fuente: uibk