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» » » Ordenadores cuánticos, un paso más cercanos

Los éxitos en el entrelazamiento mejoran las perspectivas para la computación cuántica.

Un circuito de cuatro superconductores
de qubits. Los científicos han tenido
éxito entrelazando tres de ellos.
M. Neeley (2)

El concepto depende del entrelazamiento, ese extraño fenómeno en el cual los estados cuánticos de unos sistemas espacialmente separados, llamados "qubits", están intrínsecamente vinculados. El entrelazamiento de dos o más qubits establece una "superposición" de estados, en el que los cálculos se pueden ejecutar en paralelo, y en principio, permitiría que un ordenador cuántico resuolviera problemas que una computadora clásica necesitaría millones de años en solucionar.

Unamáquina cuántica así requeriría cientos o incluso miles de qubits entrelazados. El valor máximo alcanzado hasta ahora es 12, pero algunos de los sistemas que los investigadores están trabajando, incluyendo los que dependen de los espines de iones, pueden ser difíciles de escalar. En la presente edición de Nature, dos grupos de investigación informan (1) del progreso basado en un enfoque alternativo: se entrelazan qubits desde circuitos superconductores, en una tecnología de fácil fabricación para chips electrónicos. "Los superconductores de qubits son de los mejores candidatos para construir un ordenador cuántico", señala Daniel Gottesman, investigador cuántico en el Instituto Perimeter en Waterloo, Canadá.

Los equipos han logrado un entrelazamiento de tres qubits en un sistema, lo cual es significativo, porque tres es el número mínimo necesario para la corrección cuántica de errores, un atributo esencial para que los ordenadores cuánticos puedan ser prácticos. Un ordenador cuántico es susceptible de cambiar sus bits y perder información. El medir los bits para comprobar sus valores con un cálculo destruiría la superposición. Pero el entrelazamiento de cada bit con otros dos bits adicionales hace posible comprobar los errores de dos de esos bits mientras que permite el cálculo adelantado en el tercero.

Para construir sus qubits, un equipo dirigido por Rob Schoelkopf de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, utiliza cables superconductores refrigerados de aluminio a un grado del cero absoluto. Los circuitos estaban vinculados de tal manera que, las oscilaciones de voltaje y corriente que fluían a través de cada uno influía en los demás, y el entrelazamiento se generaba con una secuencia de ráfagas de microondas que cambiaba el estado de los circuitos. El resultado fue una especie de entrelazado llamado estado de Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ), en el que los tres qubits están en una superposición absoluta a cero.

Un segundo grupo, dirigido por John Martinis, de la Universidad de California en Santa Barbara, también tuvo éxito creando un Estado GHZ, así como un ‘estado W', en el que los estados superpuestos funcionan con un qubit con valor de uno y otro dos con cero.

Ninguno de los grupos han utilizado los tres bits entrelazados para ejecutar aún una corrección cuántica de errores. Pero Schoelkopf hace hincapié en que su grupo ya ha ejecutado otro tipo de algoritmo con dos qubits entrelazados (3). Y añade que un reto de futuro sería encontrar una manera de alargar la vida útil de los qubits, que pierden su información cercano a las 100 operaciones.

Emanuel Knill, experto en información cuántica en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colorado, no le convence el planteamiento, señalando que será muy difícil controlar múltiples qubits fuera de un refrigerador; aunque se muestra contento de comprobar que ambos grupos prepararon sus estados cuánticos con una fidelidad decente. "El desafío", apunta, "es ampliar el número de puertas y qubits".


  • - Referencia: Nature.com, 29 de septiembre 2010, por Eugenie Samuel Reich
  • - Referenciados: (1) DiCarlo, L. et al. Nature 467, 574-578 (2010) || (2) Neeley, M. et al. Nature 467, 570-573 (2010) || (3) DiCarlo, L. et al. Nature 460, 240-244 (2009).

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Editor del blog Pedro Donaire

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