Logran un bit cuántico lógico de un solo pulso de luz con autocorrección de errores

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Se han producido avances significativos en el campo de la computación cuántica.

Grandes empresas como Google e IBM, ya ofrecen servicios de computación cuántica basados en la nube.

Sin embargo, los computadores cuánticos aún no pueden ayudar con los problemas que surgen cuando los computadores estándar alcanzan el límite de sus capacidades porque la disponibilidad de los bits cuánticos (qubits), es decir, las unidades básicas de la información cuántica, es aún insuficiente.

Una de las razones es que son demasiado inestables y por ende propensos a errores.

Mientras que los bits binarios de los computadores tradicionales almacenan la información en forma de valores fijos de 0 o 1, los qubits pueden representar 0 y 1 al mismo tiempo, lo que hace que entre en juego la probabilidad de su valor.

Es lo que se conoce como superposición cuántica.

Esto los hace muy susceptibles a influencias externas, lo que significa que la información que almacenan puede perderse fácilmente.

Para que los computadores cuánticos proporcionen resultados fiables, es necesario generar un entrelazamiento cuántico que conecte varios qubits físicos para formar un qubit lógico.

Si uno de estos qubits físicos falla, los demás qubits conservarán la información.

Sin embargo, una de las principales dificultades que impiden el desarrollo de computadores cuánticos funcionales es la gran cantidad de qubits físicos necesarios.

Se están empleando muchos conceptos diferentes para hacer viable la computación cuántica.

Uno de estos conceptos, en el que las grandes empresas confían actualmente, es el de los sistemas superconductores de estado sólido.

Sin embargo, estos tienen el inconveniente de que solo funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto.

El concepto basado en la fotónica, en cambio, emplea hardware que funciona a temperatura ambiente.

Los fotones individuales suelen servir como qubits físicos.

Estos fotones, que son, en cierto sentido, diminutas partículas de luz, funcionan intrínsecamente más rápido que los qubits de estado sólido, pero, al mismo tiempo, se pierden con más facilidad.

Para evitar pérdidas de qubits y otros errores, es necesario acoplar varios pulsos de luz de un solo fotón para construir un qubit lógico, como en el caso del enfoque basado en superconductores.

Investigadores de la Universidad de Tokio en Japón, junto con colegas de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia en Alemania y la Universidad Palacký de Olomouc en la República Checa, han demostrado recientemente un nuevo y eficaz modo de construir una computadora cuántica fotónica.

Logran un bit cuántico lógico de un solo pulso de luz con autocorrección de errores — La creación de un “estado de gato de Schrödinger” fotónico -es decir, la superposición cuántica de estados de la amplitud del pulso láser que pueden distinguirse a escala macroscópica (gato blanco o gato negro)- ya ha sido demostrada como posible, aunque solo puede lograrse utilizando las técnicas ópticas cuánticas más avanzadas. En un experimento realizado en el nuevo estudio, se ha demostrado además que es factible extender el fenómeno a tres estados (gato blanco, gato gris y gato negro). Este estado de luz se aproxima así a un estado cuántico lógico en el que los errores pueden, en principio, corregirse universalmente.

En vez de utilizar un solo fotón, el equipo, encabezado por Shunya Konno de la Universidad de Tokio, empleó un pulso de luz generado por láser que puede constar de varios fotones.

“Nuestro pulso láser adquiere un estado óptico cuántico que nos proporciona una capacidad inherente para corregir errores“, explica el profesor Peter van Loock, de la Universidad de Maguncia.

“Aunque el sistema consta solo en un pulso láser y es, por tanto, muy pequeño, puede -en principio- erradicar errores inmediatamente“.

Fuente: Science