Científicos de Atom Computing han desarrollado un método para reutilizar qubits de seguimiento de errores en computadoras cuánticas hechas de átomos fríos, reciclándolos hasta 41 veces sin errores. Este enfoque busca hacer que los cálculos cuánticos sean más confiables y eficientes al reducir la necesidad de grandes cantidades de qubits. La técnica aborda un desafío clave en la escalabilidad de la tecnología cuántica.
Las computadoras cuánticas que utilizan qubits de átomos extremadamente fríos se están expandiendo rápidamente, pero las tasas de error actualmente obstaculizan su uso práctico. Para superar esto, investigadores liderados por Matt Norcia en Atom Computing, una empresa estadounidense, han creado un sistema que reutiliza o reemplaza qubits ancilla, que monitorean errores durante los cálculos.
En su configuración, los qubits son átomos de iterbio enfriados cerca del cero absoluto utilizando láseres e impulsos electromagnéticos. Estos se manipulan con 'pinzas ópticas' en tres zonas: una con 128 pinzas para el cálculo de datos, otra con 80 para la medición de errores y el intercambio de qubits defectuosos, y una zona de almacenamiento para 75 qubits frescos. Esto permitió al equipo reciclar qubits ancilla 41 veces consecutivas.
“Cualquier cálculo útil probablemente será un cálculo muy largo, por lo que tendrías que realizar muchas rondas de mediciones. Idealmente, quieres poder reutilizar los qubits a lo largo de múltiples rondas para que no tengas que seguir proporcionando más qubits al sistema”, explicó Norcia.
Los desafíos incluyeron prevenir que la luz láser dispersa perturbe los qubits, lo que requiere un control preciso del láser y el ajuste de los qubits de datos para evitar interferencias. Yuval Boger en QuEra enfatizó la importancia: “La reutilización de ancilla es fundamentalmente importante para el progreso en la computación cuántica”. Sin ella, incluso cálculos modestos demandarían millones o miles de millones de qubits, lo que el hardware actual no puede soportar.
Técnicas similares aparecen en otros lugares: un equipo de Harvard y MIT sostuvo una computadora cuántica de 3000 átomos de rubidio durante horas, y la máquina basada en iones Helios de Quantinuum también reutiliza qubits. Norcia señaló que la comunidad de átomos neutros reconoce la necesidad de reiniciar y recargar átomos durante los cálculos.
El trabajo se detalla en Physical Review X (DOI: 10.1103/v7ny-fg31).