Mejorando las computadoras cuánticas con paridad


Los investigadores han desarrollado una forma de aumentar la velocidad computacional de las computadoras cuánticas mediante la codificación de la coordinación entre cúbits.

El equipo estaba dirigido por Wolfgang Lechner (derecha): Kilian Ender, Anette Messinger y Michael Fellner (desde la izquierda). Crédito de la foto: Erika Bettega (ParityQC)

Una de las cosas buenas de las computadoras cuánticas es que los bits cuánticos, o como se les conoce como qubits, pueden almacenar datos y también actuar como una unidad de computación. Pero incluso eso es una limitación, ya que la información cuántica se puede copiar de los qubits.

Para resolver este problema, el físico teórico Wolfgang Lechner propuso una arquitectura novedosa para una computadora cuántica en 2015 junto con Philipp Hauke ​​y Peter Zoller. Esta arquitectura se conoce hoy como la arquitectura LHZ en honor a los autores. Los qubits físicos en esta arquitectura codifican la coordinación relativa entre bits en lugar de representar bits individuales. "Como resultado, no todos los qubits tienen que interactuar entre sí", explica Wolfgang Lechner.

Las computadoras de paridad pueden realizar operaciones entre dos o más qubits en un solo qubit. "Las computadoras cuánticas existentes ya son muy buenas para implementar tales operaciones a pequeña escala, pero a medida que aumenta la cantidad de qubits, se vuelve cada vez más complejo implementar estas operaciones de puerta", explica Michael Fellner del equipo de Wolfgang Lechner.
Los investigadores muestran que las computadoras de paridad pueden, por ejemplo, realizar transformaciones cuánticas de Fourier, un componente fundamental de muchos algoritmos cuánticos, con muchos menos pasos de cálculo y, por lo tanto, más rápido.

El nuevo concepto ofrece una corrección de errores eficiente desde el punto de vista del hardware. Dado que los sistemas cuánticos son muy sensibles a las perturbaciones, las computadoras cuánticas tienen que corregir errores continuamente. Se deben dedicar recursos significativos a proteger la información cuántica, aumentando en gran medida la cantidad de qubits necesarios. Los investigadores explicaron que este modelo funciona con una corrección de errores de dos etapas, un tipo de error (error de cambio de bit o error de fase) es evitado por el hardware utilizado.

Literatura: "Computación cuántica de paridad universal" por Michael Fellner, Anette Messinger, Kilian Ender y Wolfgang Lechner, 27 de octubre de 2022, Cartas de verificación física.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.180503


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