Google dice que la corrección de errores conducirá a computadoras cuánticas útiles


rap«>Por primera vez, Google ha demostrado que es posible reducir la cantidad total de errores producidos por una computadora cuántica, lo que significa que debería ser posible construir dispositivos más grandes y útiles.

Tecnología


23 de febrero de 2023

computadora cuántica de google

La computadora cuántica de Google (izquierda) puede corregir sus propios errores

FREDERIC J. BROWN/AFP vía Getty Images

Google ha demostrado que su enfoque de la corrección de errores cuánticos, visto como una parte importante del desarrollo de computadoras cuánticas útiles, es escalable, lo que brinda a los investigadores de la compañía la confianza de que los dispositivos prácticos estarán listos en los próximos años.

Los componentes básicos de una computadora cuántica son qubits, similares a los transistores en un chip de computadora típico. Pero los qubits de hoy son susceptibles a interferencias y errores que deben identificarse y corregirse si queremos construir computadoras cuánticas lo suficientemente grandes como para resolver problemas del mundo real.

Un enfoque popular para esto se llama corrección de código de superficie, en el que muchos qubits físicos funcionan como un llamado qubit lógico, esencialmente introduciendo redundancia. Así de bien funciona la corrección de errores en las computadoras clásicas, pero en las computadoras cuánticas hay una complicación adicional porque cada qubit existe en una superposición mixta de 0 y 1 y cualquier intento de medirlos destruye directamente los datos.

Esto significa que agregar más qubits físicos a su qubit lógico en realidad puede ser perjudicial. «Hasta ahora, cuando los ingenieros han intentado organizar conjuntos cada vez más grandes de qubits físicos en qubits lógicos para lograr tasas de error más bajas, ha sucedido lo contrario», dice Hartmut Neven de Google.

Google demostró esto cuando anunció por primera vez un sistema de corrección de errores en funcionamiento en 2021, lo que resultó en un aumento neto de errores. El trabajo posterior en el Joint Quantum Institute en Maryland logró llegar a un punto en el que los qubits lógicos no empeoraron las tasas de error, aunque a un nivel técnico más que práctico.

Ahora, Google ha demostrado que se puede aumentar el tamaño de los qubits lógicos y que esta escala conduce a una reducción en la tasa de error general. Si esta tendencia puede continuar y la escala de las computadoras cuánticas puede aumentar, entonces podrán realizar cálculos que serían imposibles incluso en las computadoras clásicas más poderosas. Neven dice que ahora hay una «confianza palpable» dentro del equipo de que Google creará una computadora cuántica comercialmente útil.

El equipo alcanzó su hito lógico de qubit utilizando el procesador cuántico Sycamore de tercera generación de Google, que tiene 53 qubits. Los qubits lógicos de código de superficie suelen ser una cuadrícula de qubits emparejada con otra del mismo tamaño, con un único qubit reservado para medir el valor de los demás. El experimento de la compañía vio un cambio de cuadrículas de 3 por 3, que involucran 17 qubits físicos, a cuadrículas de 5 por 5 con 49 qubits, lo que significa que casi todo el procesador actuó como un solo qubit lógico. Este aumento resultó en una reducción en la tasa de error de 3.028% a 2.914%.

El equipo de Google admite que la mejora es pequeña, pero dice que, en teoría, el proceso de escalado puede continuar indefinidamente y allana el camino para una computadora cuántica tolerante a fallas que pueda realizar tareas útiles de manera confiable. Pero pasar a un qubit lógico de 6 por 6, lo que implicaría 71 qubits físicos, es imposible con la generación actual de procesadores cuánticos de la compañía y requerirá un gran avance en el hardware.

Fernando Gonzalez-Zalba de la Universidad de Cambridge dice que hubiera sido bueno ver más mejoras en la tasa de error, pero la investigación va en la dirección correcta.

«Los componentes individuales del procesador deben mejorarse un poco más para lograr una mejora en la tasa de errores lógicos a medida que evoluciona la tecnología», dice. «[But] lo que vemos en la serie de lanzamientos que produce el equipo es que mejoran dramáticamente después de cada lanzamiento. No creo que estemos hablando de años antes de que podamos ver la corrección del error cuántico evolutivo, creo que están bastante cerca.

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