La mayor matriz de cúbits jamás creada nos acerca a la era de computadoras cuánticas más eficientes

Uno de los hitos fue escalar el tamaño de la matriz sin comprometer la eficiencia. El equipo mantuvo la superposición de más de 6,000 cúbits durante cerca de 13 segundos, mientras manipulaba cúbits individuales con una precisión del 99.98%. Ese lapso de estabilidad es casi diez veces mayor que el de las matrices previas.

“A menudo se piensa que aumentar la escala, con más átomos, implica sacrificar la precisión, pero nuestros resultados demuestran que podemos lograr ambas cosas. Los cúbits no son útiles sin calidad. Ahora tenemos cantidad y calidad”, subrayó Gyohei Nomura, estudiante de Caltech y coautor de la investigación.

El grupo también probó que podía desplazar los átomos cientos de micrómetros a lo largo de la matriz sin alterar su superposición. Esta capacidad de transportar cúbits es esencial para las computadoras cuánticas de átomos neutros, ya que facilita una corrección de errores más eficiente en comparación con plataformas de cableado físico, como las basadas en cúbits superconductores.

La posibilidad de mover átomos que funcionan como cúbits y conservar intacta su superposición es clave para que las computadoras cuánticas de átomos neutros puedan corregir fallos de manera más eficaz que los sistemas que utilizan circuitos superconductores. El éxito del equipo de Caltech al trasladar los átomos cientos de micrómetros a través de la matriz sugiere que su plataforma posee un enorme potencial para resolver el persistente desafío de la corrección de errores.

En el futuro, los investigadores planean vincular los cúbits de su matriz en un estado de entrelazamiento, en el cual las partículas se correlacionan y se comportan como una sola unidad. Esta condición no solo permitiría almacenar grandes cantidades de información en cúbits en superposición, sino que también posibilitaría cálculos cuánticos complejos capaces de modelar el comportamiento de la materia a todas las escalas.

“El objetivo es claro: aprovechar el entrelazamiento para desbloquear nuevos descubrimientos científicos, desde revelar nuevas fases de la materia hasta guiar el diseño de materiales avanzados y modelar los campos cuánticos que gobiernan el espacio-tiempo”, señalan los autores.

En la actualidad, diversas instituciones de investigación y empresas exploran distintas rutas para ampliar la escala de las computadoras cuánticas. Entre los enfoques más prometedores, figuran los basados en circuitos superconductores, iones atrapados y átomos neutros. El nuevo estudio confirma que esta última tecnología es un candidato sólido para superar los retos que aún enfrenta la computación cuántica antes de consolidarse como una herramienta científica útil y eficiente.