Google demuestra que su computadora cuántica puede detectar y corregir errores computacionales

Es un paso vital hacia las computadoras cuánticas a gran escala.

Google ha demostrado que su computadora cuántica Sycamore puede detectar y corregir errores computacionales, un paso esencial para la computación cuántica a gran escala, pero su sistema actual genera más errores de los que resuelve.

La corrección de errores es una función estándar para computadoras ordinarias o clásicas, que almacenan datos usando bits con dos estados posibles: 0 y 1.

Transmitiendo datos con “bits de paridad” adicionales que advierten si un 0 se ha cambiado a 1, o viceversa, significa que dichos errores se pueden encontrar y corregir.

En la computación cuántica, el problema es mucho más complejo ya que cada bit cuántico, o qubit, existe en un estado mixto de 0 y 1, y cualquier intento de medirlos directamente destruye los datos.

Una solución teórica de larga data a esto ha sido agrupar muchos qubits físicos en un solo “qubit lógico“.

Aunque estos qubits lógicos se han creado anteriormente, no se habían utilizado para la corrección de errores hasta ahora.

Julian Kelly de Google AI Quantum y sus colegas han demostrado el concepto en la computadora cuántica Sycamore de Google, con qubits lógicos que varían en tamaño de cinco a 21 qubits físicos, y encontraron que las tasas de error de qubit lógicos disminuyeron exponencialmente por cada qubit físico adicional.

El equipo pudo realizar mediciones cuidadosas de los qubits adicionales que no colapsaron su estado pero, cuando se tomaron colectivamente, aún brindaron suficiente información para deducir si se habían producido errores.

Kelly dice que esto significa que es posible crear computadoras cuánticas prácticas y confiables en el futuro.

“Este es básicamente nuestro primer medio paso en el camino para demostrarlo”, dice.

“Una forma viable de acceder a computadoras realmente a gran escala y tolerantes a errores.

Es una especie de mirada hacia el futuro de los dispositivos que queremos fabricar en el futuro”.

El equipo ha logrado demostrar esta solución conceptualmente, pero sigue siendo un gran desafío de ingeniería.

Agregar más qubits a cada qubit lógico trae sus propios problemas ya que cada qubit físico es en sí mismo susceptible a errores.

La posibilidad de que un qubit lógico encuentre un error aumenta a medida que aumenta el número de qubits dentro de él.

Hay un punto de equilibrio en este proceso, conocido como umbral, donde las funciones de corrección de errores detectan más problemas que los que trae el aumento de qubits.

Fundamentalmente, la corrección de errores de Google aún no alcanza el umbral.

Hacerlo requerirá qubits físicos menos ruidosos que encuentren menos errores y un mayor número de ellos dedicados a cada qubit lógico.

El equipo cree que las computadoras cuánticas maduras necesitarán 1000 qubits para hacer cada qubit lógico.

Sycamore actualmente tiene solo 54 qubits físicos.

Peter Knight, del Imperial College de Londres, dice que la investigación de Google es un avance hacia algo esencial para las futuras computadoras cuánticas.

“Si no pudiéramos hacer esto, no tendremos una máquina a gran escala“, dice.

“Aplaudo el hecho de que lo hayan hecho, simplemente porque sin esto, sin este avance, todavía se tendría incertidumbre sobre si la hoja de ruta hacia la tolerancia a fallas era factible. Quitaron esas dudas”.

Pero dice que será un gran desafío de ingeniería alcanzar realmente el umbral y construir una corrección de errores efectiva, lo que significaría construir un procesador con muchos más qubits de los que se han demostrado hasta ahora.

Fuente: Nature