Microsoft afirma la creación de una nueva forma “1,000 veces más confiable” de mejorar la computación cuántica

Microsoft afirma haber desarrollado un nuevo método para aumentar en 1,000 veces la confiabilidad de las computadoras cuánticas. Se trata de unos novedosos códigos de cuatro dimensiones (4D) que permiten corregir errores en varios tipos de cúbits (o qubits, en inglés) mientras reduce la cantidad necesaria de elementos físicos para formar cúbits lógicos confiables.

La búsqueda de máquinas cuánticas cada vez más confiables

Los cúbits físicos —que pueden ser iones atrapados, fotones u otras partículas subatómicas— son intrínsecamente inestables. Debido a fenómenos como la decoherencia, en los que el cúbit pierde su estado de superposición, y a su alta sensibilidad a perturbaciones ambientales, los cálculos pueden volverse imprecisos o erróneos. No importa cuántos cúbits tenga una computadora cuántica, si la tasa de error es elevada, el futuro soñado de esta tecnología se retrasará, advierten los expertos.

Para mitigar este problema, los investigadores han desarrollado mecanismos de verificación de resultados. Por lo general, utilizan cientos de cúbits físicos redundantes para corroborar un mismo cálculo. Si todos llegan al mismo resultado, la tasa de error se reduce considerablemente y la computadora se vuelve más confiable. Al circuito que realiza operaciones lógicas protegidas por códigos de corrección de errores se le denomina cúbit lógico. En una analogía: si un cúbit físico es un ladrillo con imperfecciones, un cúbit lógico es un bloque más sólido y refinado.

Si una persona quiere evaluar la capacidad de una computadora cuántica, probablemente será más informativo prestar atención a la cantidad de cúbits lógicos, en lugar de simplemente contar los cúbits físicos. Esto plantea un problema de escalabilidad insostenible, ya que los métodos tradicionales sugieren una proporción aproximada de 1,000 cúbits físicos por cada cúbit lógico. La proporción puede variar, pero el consenso es el mismo: siempre se necesitan muchos más cúbits físicos para construir uno lógico.

Más cúbits lógicos solo con nuevos códigos

Es hasta este punto en donde encaja el nuevo adelanto que Microsoft afirma haber alcanzado. Con nuevos códigos de verificación de errores, la compañía redujo en cinco veces la cantidad de cúbits físicos para alcanzar uno lógico. En términos computacionales más convencionales, han cambiado las operaciones fundamentales para optimizar su sistema y que este consuma menos recursos.

Esquema del código en 4D de Microsoft.

Microsoft

De acuerdo con su comunicado, la innovación disminuyó en 1,000 veces la tasa de error porque “se redujo el número de pasos necesarios para diagnosticar errores, lo que resulta en operaciones y cálculos de baja profundidad”. La cifra implica que su hardware cuántico ahora tiene una tasa de error de uno entre un millón en lugar de uno entre 1,000.

Uno de los métodos más avanzados para verificar errores en computadoras cuánticas es el código de superficie, que emplea una red bidimensional (2D) de cúbits físicos para volverlos lógicos. Los nuevos códigos de Microsoft, en teoría, otorgan más capas o “dimensiones” propias del campo de la topología a esa red para ampliar el grado de libertad en la conexión de cubits físicos.

Los detalles sobre el funcionamiento de estos códigos 4D se encuentran en un artículo en el servidor de impresiones arXiv. Es importante señalar que hasta ahora la investigación de Microsoft no ha sido revisada por pares ni publicada en una revista científica.