Un nuevo paso hacia las computadoras cuánticas universales rápidas y tolerantes a fallas

Puertas Cuánticas Holonómicas. /Universidad Nacional de Yokohama

Una ordenador cuántico es una máquina teórica con el potencial de resolver problemas complejos mucho más rápido que las convencionales. Los físicos están trabajando actualmente en el siguiente paso en la computación cuántica: construir una computadora cuántica universal. 

Ahora, investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama (Japón) han mostrado la evidencia de puertas cuánticas holonómicas con campo magnético bajo cero a temperatura ambiente, lo que podría permitir la realización de computadoras cuánticas universales rápidas y tolerantes a fallas.

La fase geométrica es actualmente un tema clave en la física cuántica. Se cree que una compuerta cuántica holonómica que manipula la fase geométrica en el sistema de estado fundamental degenerado es una forma ideal de construir una computadora cuántica universal tolerante a fallas. La puerta de fase geométrica o compuerta cuántica holonómica se ha demostrado experimentalmente en varios sistemas cuánticos. Sin embargo, experimentos previos requerían microondas u ondas de luz para manipular el subespacio no degenerado, lo que conducía a la degradación de la fidelidad de la puerta, debido a la interferencia no deseada de la fase dinámica.

El documento, publicado en la revista Nature Communications, explica la demostración experimental de compuertas cuánticas (circuito cuánticos básicos que operan sobre un pequeño número de qubits) holonómicas sobre un qubit de espín geométrico en un núcleo de electrones o nitrógeno, lo que allana el camino para realizar una computadora cuántica universal.

"Para evitar interferencias no deseadas, usamos un subespacio degenerado del triplet spin qutrit para formar un qubit lógico ideal, que llamamos un spin quit geométrico, en un centro NV. Este método facilitó puertas geométricas rápidas y precisas a una temperatura inferior a 10 K, y la fidelidad de la puerta estaba limitada por la relajación radiativa ", dice el autor principal, Hideo Kosaka, de la universidad japonesa.

"Basado en este método, en combinación con microondas polarizadas, logramos la manipulación de la fase geométrica en un centro NV en el diamante bajo un campo magnético cero a temperatura ambiente", concluye. 

El Pentágono, la sede del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, está enfocando sus esfuerzos en contar con computación cuántica antes que China. La tecnología se está desarrollando para muchas aplicaciones civiles, y los militares la consideran disruptiva para la guerra de información y espacial.
 

Beatriz de Vera
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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