Un programa de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de Estados Unidos (DARPA) afirma haber logrado un gran avance en el campo de la computación cuántica. El proyecto Optimización de dispositivos cuánticos intermedios ruidosos (ONISQ) ha creado el primer circuito cuántico del mundo con bits cuánticos lógicos (qubits).
La computación cuántica se basa en algunos conceptos aparentemente mágicos o locos y tiene el potencial de revolucionar nuestra comprensión de las computadoras. Al utilizar efectos cuánticos y algunos conocimientos matemáticos relativamente complejos, la computación cuántica puede aumentar la velocidad del procesamiento de la información a varios órdenes de magnitud con respecto a la computación clásica y promover el desarrollo de la inteligencia artificial, la bioquímica, la criptografía y otros campos.
Todo esto es muy impresionante, pero ha tropezado en el camino, ya que ha demostrado ser bastante difícil llevar la computación cuántica más allá de la etapa experimental. Parte de la razón es que la computación cuántica tiene una tasa de error muy alta, lo cual no es sorprendente porque los principios de la computación cuántica se basan en el hecho de que, a diferencia del binario uno y cero de la computación clásica, algo puede ser un uno, un cero o ambos uno y cero al mismo tiempo.
El truco consiste en encontrar una manera de hacer más prácticos estos procesadores propensos a errores o "ruidosos" combinándolos con sistemas clásicos. En el caso de DARPA, se trata de centrarse en resolver problemas de optimización que surgen en la defensa y la industria mediante el desarrollo de qubits lógicos, una abstracción de nivel superior que actúa como un algoritmo cuántico y se basa en los qubits de Rydberg, que son componentes físicos que actúan como sistemas cuánticos de dos estados.
"Los qubits Rydberg tienen la ventaja de la uniformidad de propiedades, lo que significa que cada qubit se comporta de manera indistinguible del siguiente", dijo el Dr. Mukund Vengalattore, director del programa ONISQ en la Oficina de Ciencias de Defensa de DARPA. "Este no es el caso de otras plataformas, como los qubits superconductores, donde cada qubit es único y, por tanto, no intercambiable".
"La homogeneidad de los qubits de Rydberg permite escalarlos rápidamente y también permite manipularlos y moverlos fácilmente mediante láseres en circuitos cuánticos. Esto supera el enfoque actual, propenso a errores, de realizar operaciones de qubits conectándolos secuencialmente, propagando así errores por todo el chip. Ahora es posible imaginar la reconfiguración dinámica de qubits en chips cuánticos que ya no se limitan a ejecutar secuencialmente un circuito cuántico. Ahora podemos usar pinzas láser para traer un circuito cuántico completo colección de qubits (todos los qubits) de un lugar del circuito a otro del circuito, ejecutar una operación y luego volver a colocarlos en su ubicación original "Los qubits de lógica Redburg dinámicamente reconfigurables y móviles abren conceptos y paradigmas completamente nuevos para diseñar y construir procesadores de computación cuántica escalables".
Actualmente, DARPA ha conectado 48 qubits lógicos, pero se necesitan muchos más para alcanzar el nivel de complejidad requerido para las computadoras cuánticas prácticas. Sin embargo, esto sería mucho menos de los millones de qubits que originalmente se imaginó que serían necesarios para una computadora cuántica tolerante a fallas.
"Si alguien hubiera predicho hace tres años, al inicio del programa ONISQ, que el átomo neutro de Rydberg (un átomo excitado con uno o más electrones con un número cuántico principal muy alto) podría servir como un qubit lógico, nadie lo habría creído", dijo el Dr. Guido Zuccarello, asesor técnico de DARPA.
Esta es la forma de DARPA de apostar por el potencial de estos qubits menos estudiados y de los circuitos iónicos y superconductores más estudiados. Como programa exploratorio, ONISQ brinda a los investigadores la posibilidad de explorar nuevas aplicaciones únicas más allá de un enfoque de optimización. Por lo tanto, el equipo dirigido por Harvard pudo aprovechar más el potencial de estos qubits de Redburg y convertirlos en qubits lógicos, lo cual es un descubrimiento muy significativo.