Casi se puede escuchar el aliento inspirado de las redacciones de todo el mundo. Los periodistas científicos especializados se escondieron en el baño para llorar en silencio. ¿La causa de tanta desesperación? Alguien lo ha hecho publicó un artículo que contiene la palabra «topología», algo que nadie sabe cómo explicar, lo que obliga a las personas a recurrir a metáforas sobre donas obligadas a convertirse en tazas de café, a pesar de que no hay café ni donas en oferta.
Y aunque la topología es fundamental para los nuevos resultados, también es tangencial a su explicación (en mi opinión, de todos modos). Entonces, ¿cuáles son estos resultados?
Uno de los grandes problemas de las computadoras cuánticas es que acumulan errores, y la velocidad a la que esto sucede limita la complejidad de los problemas que pueden resolver. Este nuevo artículo muestra cómo reducir los errores, no mediante la ingeniería, sino mediante la comprensión (y el uso) de los estados cuánticos correctos y su acoplamiento para generar un sistema que sea naturalmente más inmune a ciertos tipos de ruido. Así que tómate un café y una dona y sumérgete en el ruidoso mundo de los qubits.
Los qubits adolescentes nunca reducen el ruido
Los investigadores trabajaron con una computadora cuántica basada en 10 iones atrapados. Cada ion es un solo qubit (el equivalente cuántico de un solo bit), con los valores uno y cero definidos por el estado cuántico del ion. El estado cuántico de cada ion se puede cambiar aplicando campos magnéticos y láseres brillantes sobre él.
A diferencia de un sistema digital, donde un bit puede pasar de uno a cero con certeza, una computadora cuántica opera en un mundo analógico. El equivalente a un bit flip en el mundo de la computación cuántica significa invertir la probabilidad de que un bit se mida como uno o cero. Por ejemplo, si la probabilidad de que un qubit sea uno fuera del 75 %, un cambio de bit cambiaría eso al 25 %.
A diferencia de un sistema digital, este proceso es algo propenso a errores. Para realizar una operación de cambio de bits en un qubit, se debe aplicar una cierta cantidad de energía al qubit. Esto se puede hacer con un láser que brilla durante un tiempo específico con una potencia específica. Pero los láseres no son perfectos, por lo que ninguna operación sale exactamente como se planeó. El qubit invertido es, como Westley, solo La mayor parte reverso. Después de varios cambios de bits imperfectos, el estado del qubit será completamente aleatorio e inutilizable.
Una forma de error más insidiosa se denomina «error coherente», en el que los cambios en el estado de un qubit influyen en los qubits a los que se acopla el primero. Pero necesita este acoplamiento para realizar cálculos, lo que presenta un pequeño dilema.
Como comentamos, un qubit tiene un estado. Pero en un mundo cuántico, este estado cambia con el tiempo. Este cambio debe seguir un patrón predecible para que las operaciones computacionales puedan programarse en el momento adecuado. Cuanto más predecible sea el cambio de estado, más consistente será el sistema. En los errores coherentes, los qubits vecinos ejercen una atracción entre sí, por lo que siempre cambian de forma no aleatoria (y, por lo tanto, siempre son coherentes), pero esta atracción hace que el cambio se produzca a un ritmo diferente. Esto significa que las operaciones de cálculo se sincronizarán incorrectamente. Puede considerar esto como un error sistemático, pero es un error diferente para cada cálculo.
Este nuevo artículo realiza un esquema que utiliza la secuencia de Fibonacci en combinación con un acoplamiento coherente entre qubits para ralentizar la acumulación de errores coherentes.
