El nuevo chip cuántico de Google alcanza el objetivo de corrección de errores

La corrección de errores cuánticos que reduce los errores por debajo de un umbral crítico necesario para lograr aplicaciones prácticas futuras de computación cuántica se ha demostrado en la nueva generación de chips cuánticos de Google Quantum AI, según un artículo publicado esta semana en Nature.

Estos chips, si se escalan adecuadamente, podrían facilitar los requisitos operativos de la computación cuántica tolerante a fallos a gran escala.

La computación cuántica tiene el potencial de acelerar los procesos de cálculo y superar las capacidades de las computadoras clásicas en ciertas tareas. Sin embargo, estos sistemas cuánticos son propensos a errores, lo que impide que los prototipos actuales funcionen durante el tiempo suficiente para obtener resultados prácticos.

Para abordar este problema, los investigadores en computación cuántica han desarrollado una estrategia basada en la corrección de errores cuánticos, que consiste en dispersar la información a través de múltiples qubits (unidades de información cuántica, similares a los bits en las computadoras clásicas). Esto permite identificar y corregir errores sin interrumpir el cálculo. Sin embargo, el aumento en el número de qubits que requiere esta corrección podría introducir más errores de los que se corrigen.

Por lo tanto, lograr operaciones que estén "por debajo del umbral" ha demostrado ser un desafío, ya que la tasa de error no corregida debe estar por debajo de un valor crítico necesario para que la corrección de errores funcione como se espera y reduzca exponencialmente los errores.

En este contexto, Hartmut Neven y sus colegas presentan la nueva generación de un chip de procesamiento cuántico superconductores, llamado Willow, que puede llevar a cabo corrección de errores cuánticos por debajo del umbral crítico para un enfoque particular de corrección de errores cuánticos conocido como código de superficie. Su sistema funciona durante hasta 1 millón de ciclos durante varias horas, mientras decodifica errores en tiempo real y mantiene su rendimiento.

Los autores ejecutan códigos de superficie en un procesador de 72 qubits y en otro de 105 qubits. Cada vez que se incrementa la distancia del código de 3 a 5 y luego a 7, la tasa de error lógica se reduce a la mitad. Esta supresión exponencial de errores lógicos establece una base para ejecutar algoritmos cuánticos a gran escala con corrección de errores, concluyen los autores.

Más información: Corrección de errores cuánticos por debajo del umbral del código de superficie, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08449-y

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