Los qubits de "cancelación de ruido" minimizan los errores de la computadora cuántica


Investigadores de la Universidad de Chicago han desarrollado un método innovador para monitorear continuamente el ruido en un sistema cuántico.

En un nuevo artículo en Science, los investigadores de Asst. El Prof. Hannes Bernien de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago (arriba) describe un método para monitorear constantemente el ruido alrededor de un sistema cuántico y ajustar los qubits en tiempo real para minimizar los errores. Crédito de la foto: John Zich
En un nuevo artículo en Science, los investigadores de Asst. El Prof. Hannes Bernien de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago (arriba) describe un método para monitorear constantemente el ruido alrededor de un sistema cuántico y ajustar los qubits en tiempo real para minimizar los errores. Crédito de la foto: John Zich

Aunque las computadoras cuánticas pueden resolver problemas que antes no tenían solución, son inherentemente más propensas a errores. Los delicados bloques de construcción computacionales de estas computadoras, llamados qubits, se alteran fácilmente incluso con las más mínimas perturbaciones en su entorno. Las computadoras cuánticas son vulnerables a las perturbaciones externas porque los cambios de temperatura, presión o campo magnético pueden tener un gran impacto en su funcionamiento.

Investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago han desarrollado un enfoque novedoso para monitorear continuamente el ruido alrededor de un sistema cuántico. Este método permite ajustes en tiempo real de qubits para minimizar errores. Al monitorear constantemente el entorno de ruido y hacer las modificaciones necesarias, los investigadores tienen como objetivo mejorar la estabilidad y el rendimiento general del sistema cuántico.

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un gran reto

A medida que las computadoras cuánticas escalan, el ruido y los errores se vuelven más desafiantes. Los qubits son sensibles a su entorno, lo que genera cambios en la información y mayores tasas de error. Además, la medición de un qubit para evaluar el ruido provoca el colapso de su estado, lo que provoca la pérdida de datos. Los físicos teóricos propusieron usar qubits de espectadores para rastrear los cambios ambientales en una computadora cuántica, al igual que los micrófonos de los auriculares con cancelación de ruido. A diferencia de los micrófonos normales, que solo captan ondas sonoras, estos qubits de visor detectarían interferencias que podrían afectar a los qubits.

Dos tipos de qubits de cancelación de ruido

logró crear un procesador cuántico atómico híbrido con átomos de rubidio y cesio. Lo modificaron y usaron rubidio como los qubits de datos y cesio como los qubits del espectador. El equipo desarrolló un sistema para leer datos en tiempo real de los átomos de rubidio y ajustar los átomos de cesio mediante oscilaciones de microondas. El equipo enfatizó el desafío de lograr ajustes instantáneos en los átomos de rubidio, minimizar el ruido de los qubits de datos y permitir la interacción en tiempo real con el sistema cuántico.

prueba de principio

El equipo sometió la matriz cuántica al ruido del campo magnético para verificar la minimización de errores. El sistema apagó inmediatamente los átomos de rubidio cuando detectó átomos de cesio. Tomando el primer prototipo como punto de partida, el grupo de investigación planea aumentar los niveles de ruido, variar los tipos de perturbaciones y probar la resiliencia del enfoque. El equipo visualiza un sistema de qubits espectadores que pueden operar continuamente en el fondo de cualquier átomo neutral u otra arquitectura de computación cuántica, reduciendo los errores en el almacenamiento y los cálculos de datos.

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