El ajuste de un estudiante en el c\u00f3digo de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda duplicar su capacidad para detectar errores, despertando el inter\u00e9s del programa de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica de Amazon. El nuevo c\u00f3digo podr\u00eda usarse para construir computadoras cu\u00e1nticas que cumplan con las promesas de un tiempo de procesamiento ultrarr\u00e1pido y la capacidad de resolver problemas m\u00e1s complejos que los que pueden manejar las computadoras tradicionales. Hasta ahora, s\u00f3lo dos computadoras han alcanzado la “supremac\u00eda cu\u00e1ntica”, o la capacidad de completar un c\u00e1lculo cu\u00e1ntico m\u00e1s r\u00e1pido que la supercomputadora m\u00e1s r\u00e1pida. Pero ninguna de esas computadoras us\u00f3 c\u00f3digos de correcci\u00f3n de errores que ser\u00e1n necesarios para escalar la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica para un uso generalizado y confiable, dijeron los investigadores del nuevo estudio.<\/p>\n\n\n\n
La computaci\u00f3n regular depende de los “bits”, que son como interruptores que pueden alternar entre la posici\u00f3n “encendido” y “apagado”. La posici\u00f3n de los bits codifica informaci\u00f3n. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica agrega una capa de complejidad al aprovechar el hecho de que a escalas muy, muy peque\u00f1as, las propiedades f\u00edsicas se vuelven extra\u00f1as: los qubits, las versiones cu\u00e1nticas de los bits, pueden estar activados y desactivados al mismo tiempo, un estado llamado superposici\u00f3n. Los qubits tambi\u00e9n pueden enredarse, lo que significa que aunque no est\u00e9n en contacto f\u00edsico, el estado de uno impacta el estado del otro. Lo que esto significa es que las computadoras cu\u00e1nticas pueden codificar informaci\u00f3n de formas m\u00e1s complejas almacenando informaci\u00f3n en estos extra\u00f1os estados cu\u00e1nticos. Los qubits pueden estar hechos de m\u00faltiples tipos diferentes de part\u00edculas cu\u00e1nticas, y la informaci\u00f3n se puede codificar a trav\u00e9s de una red de qubits para que el da\u00f1o a un solo qubit no destruya la informaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Propenso a errores “Realmente estamos trabajando en c\u00f3mo unir las piezas de las computadoras cu\u00e1nticas de tal manera que si salen mal, y van a ir mal, la computadora cu\u00e1ntica seguir\u00e1 funcionando al final”, dijo Benjamin Brown, coautor del estudio y f\u00edsico cu\u00e1ntico de la Universidad de Sydney.<\/p>\n\n\n\n Bonilla y Brown, junto con sus colegas, descubrieron un ajuste de codificaci\u00f3n para corregir los errores que hacen que las computadoras cu\u00e1nticas no sean confiables. El cambio involucra un c\u00f3digo especializado que corrige errores que se sabe que son m\u00e1s comunes que otros tipos, dijo Brown a Live Science.<\/p>\n\n\n\n En una computadora cl\u00e1sica no cu\u00e1ntica, los bits codifican informaci\u00f3n con una serie de 0 y 1. El \u00fanico tipo de error que puede ocurrir en este sistema es un error de “inversi\u00f3n de bit”, en el que un 1 se convierte en un 0 o viceversa. Estos errores son bastante raros en la inform\u00e1tica tradicional.<\/p>\n\n\n\n Los errores de inversi\u00f3n de bits tambi\u00e9n ocurren en la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Pero debido a que los qubits son m\u00e1s complejos que los bits tradicionales, tambi\u00e9n pueden tener errores m\u00e1s complejos. Otro tipo de error com\u00fan en la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica es el error de desfase. En este caso, el valor de la informaci\u00f3n cambia de positivo a negativo o viceversa. Siguiendo con 0 y 1 (aunque los sistemas cu\u00e1nticos no son en realidad binarios como las computadoras tradicionales), esto ser\u00eda como un 1 positivo cambiando a un 1 negativo. Estos errores pueden ocurrir por muchas razones f\u00edsicas diferentes, dijo Brown. Los qubits pueden cambiar su momento angular o girar. Pueden desenredarse entre s\u00ed, o enredarse inadvertidamente con el mundo exterior. Cualquiera que sea la causa, el resultado es una p\u00e9rdida de informaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n “Si algunos de los bits comienzan a cambiar del estado en el que se supone que debe estar a uno diferente, al final le dar\u00e1 las respuestas incorrectas y no ser\u00e1 de mucha utilidad”, dijo Brown.<\/p>\n\n\n\n Arreglando errores cu\u00e1nticos Los investigadores ahora est\u00e1n colaborando con cient\u00edficos de la Universidad de Yale y Amazon Web Services que est\u00e1n desarrollando qubits que funcionan bien con este tipo de c\u00f3digo, dijo Brown.<\/p>\n\n\n\n “Esperamos impulsarlo para ayudar realmente a construir una computadora cu\u00e1ntica”, dijo.<\/p>\n\n\n\n Los investigadores describieron su nuevo estudio el 12 de abril en la revista Nature Communications<\/a>.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Sin embargo, hay una trampa. Los qubits son sensibles a las perturbaciones ambientales y, por lo tanto, son propensos a errores. Estos errores limitan la eficiencia de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, que es una de las razones por las que el campo a\u00fan est\u00e1 en su infancia, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Pablo Bonilla Ataides, estudiante de pregrado de la Universidad de Sydney. Bonilla dirigi\u00f3 el desarrollo del nuevo c\u00f3digo como parte de su proyecto de f\u00edsica de segundo a\u00f1o. Google, IBM y otros grupos acad\u00e9micos y de la industria est\u00e1n trabajando para construir computadoras cu\u00e1nticas, pero hasta ahora son experimentales.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El nuevo c\u00f3digo duplica la supresi\u00f3n de errores en comparaci\u00f3n con el c\u00f3digo de correcci\u00f3n de errores anterior, dijo Bonilla en el comunicado. Los investigadores lograron esto de una manera sorprendentemente simple: simplemente rotaron las coordenadas en cada otro qubit del sistema. Si cada qubit fuera una esfera, y cada pieza de informaci\u00f3n codificada en el qubit fuera un punto en esa esfera, el c\u00f3digo rotar\u00eda la mitad de las esferas para que abajo se definiera como arriba y arriba se definiera como abajo. Esta estructura protege la informaci\u00f3n de errores de eliminaci\u00f3n de fase y al mismo tiempo mantiene la protecci\u00f3n contra errores de inversi\u00f3n de bits.<\/p>\n\n\n\n