Fabricado el primer circuito integrado cuántico aunque sólo de 2 cubits

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Un futuro ordenador cuántico “práctico” tendrá que estar implementado en un circuito integrado (similar a los actuales procesadores de nuestros ordenadores). Por primera vez se ha logrado implementar un procesador cuántico con tecnología de estado sólido, aunque sólo de 2 cubits. El nuevo chip debe ser enfriado con helio líquido a 13 mK (miligrados Kelvin) y ha logrado ejecutar el algoritmo de búsqueda cúantica de Grover y el algoritmo de Deutsch-Jozsa en tiempos de nanosegundos y con una fiabilidad superior al 94%. Por supuesto, 2 cubits son muy pocos. Los autores creen que la tecnología utilizada es escalable y que en poco tiempo podrán lograr incrementar el número de cubits. La computación cuántica y los ordenadores cuánticos avanzan, paso a paso, sin pausa. El artículo técnico es L. DiCarlo et al. “Demonstration of Two-Qubit Algorithms with a Superconducting Quantum Processor,” ArXiv preprint, Submitted on 11 Mar 2009 . Por cierto, para la medida del estado cuántico de los cubits utilizan una técnica que acaban de publicar los mismos autores J. M. Chow et al. “Randomized Benchmarking and Process Tomography for Gate Errors in a Solid-State Qubit,” Phys. Rev. Lett. 102, 090502, 11 March 2009 (ArXiv preprint).

En la figura de arriba tenéis una micrografía óptica del nuevo dispositivo que muestra los dos cubits (recuadros rojo y azul) acoplados por una guía de onda coplanar que actúa de bus. Para la interacción con este dispositivo se utilizan pulsos de microndas con dos frecuencias diferentes que permiten leer/escribir de forma separada cada uno de los dos cubits.

Los investigadores han logrado implementar una puerta lógica de fase condicional de dos cubits. Un gran logro, ya que dicha puerta, junto con la puerta de Hadamard para un sólo cubit, que se implementó en estado sólido en 2005, forma un conjunto universal de puertas lógicas cuánticas: cualquier circuito cuántico puede ser implementado con ambas puertas. Ahora, ambas puertas se pueden implementar en circuitos integrados cuánticos. La puerta de Hadamard H realiza la transformación H(|0\rangle)=(|0\rangle+|1\rangle)/2 y H(|1\rangle)=(|0\rangle-|1\rangle)/2. La puerta de fase condicional de dos cubits realiza la transformación B(|00\rangle)=|00\rangle, B(|01\rangle)=|01\rangle, B(|10\rangle)=|10\rangle, y B(|11\rangle)=e^{i\gamma}|11\rangle, donde \gamma es una fase ajustable, por ejemplo, \gamma=\pi/2.

Pequeños avances para algunos. Grandes avances para otros. Avances, sin lugar a dudas, sobre los que se construye, grano a grano, el futuro ordenador cuántico basado en un circuito integrado cuántico con unos cientos de cubits. Sólo unos cientos de cubits harían de los ordenadores cuánticos un gran negocio de gran rentabilidad económica. En mi modesta opinión, lograrlo, lo lograrán.

PS (14 mar 2009): Portada en Menéame. Puedes consultar los comentarios aquí.


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