Ordenadores cuánticos protegidos por capas de invisibilidad espaciotemporales

Un ordenador cuántico es un dispositivo muy frágil. Cualquier observación accidental de sus estados entrelazados, provoca la destrucción de éstos y la parada brusca del algoritmo cuántico en ejecución. ¿Podría encerrarse un ordenador cuántico en una capa de invisibilidad que lo protegiera de observaciones accidentales? Esta es la propuesta de Ortwin Hess, investigador en metamateriales de la Universidad de Surrey, en Guildford, GB. Si se pudiera diseñar una capa de invisibilidad espaciotemporal se podrían proteger los frágiles estados de un ordenador cuántico mientras está operando. Así el algoritmo cuántico podría dar un mayor número de pasos. ¿Se puede diseñar una capa de invisibilidad espaciotemporal? Martin W. McCall (Imperial College, Londres, GB), y sus colegas, presentan la teoría que permitirá desarrollar estas capas de invisibilidad en espacio y tiempo (figura que abre esta entrada). Para engañar al tiempo se utiliza una metamaterial que cambia el índice de refracción de la luz de forma continua; en el frente del pulso luminoso la luz es acelerada, mientras en su estela es retardada, con lo que se crea un «agujero» temporal, un vacío en el que no habrá luz durante cierto tiempo. Esta región del espaciotiempo está protegida, es invisible para cualquier perturbación del entorno. La idea se ha publicado en el artículo Martin W. McCall, Alberto Favaro, Paul Kinsler, Allan Boardman, «A spacetime cloak, or a history editor,» Journal of Optics 13: 024003, 16 November 2010 [ahora mismo el artículo es gratis, previo registro; lo será durante un mes]. Nos lo han contado Zeeya Merali, «Space–time cloak could hide events. Proposed device could edit actions out of history,» News, Nature, Published online 16 November 2010, y «Spacetime cloak to conceal events revealed in new study,» Nanowerk News, Nov 16th, 2010 [este artículo incluye una animación explicativa utilizando coches en una carretera que puede ayudar a algunos lectores]. Por cierto, a los interesados en trabajar en estos temas, la teoría todavía no ha sido «demostrada» mediante simulaciones numéricas. El siguiente artículo de revisión de John Brian Pendry y sus colegas (ver figura más abajo) puede ser un buen punto de partida: Yaroslav A Urzhumov, Nathan B Kundtz, David R Smith, John B Pendry,  «Cross-section comparisons of cloaks designed by transformation optical and optical conformal mapping approaches,»  Journal of Optics, 13: 024002, 16 November 2010



5 Comentarios

    1. No estoy seguro, pero creo que la corrección de errores no tiene que ver con el hecho de que una medida accidental sobre el ordenador podría hacer colapsar el algoritmo. La corrección de errores tiene que ver con que hay errores en el algoritmo debido a su implementación física.

      El colapso del algoritmo es algo más profundo. Es un corte en la evolución del algoritmo antes de que haya terminado. En un ordenador clásico sería casi como desenchufarlo para cortar el procesamiento.

      Corregidme si me equivoco.

    2. Alberto, son procedimientos complementarios, no excluyentes. Caso de que ambos procedimientos se pueden llevar a la práctica. En ambos casos se trata de propuestas teóricas que todavía no han sido llevadas a cabo en experimentos.

      Para los que no sepan a qué se refiere Alberto, resumo. El artículo técnico de Sean D. Barrett, Thomas M. Stace, «Fault Tolerant Quantum Computation with Very High Threshold for Loss Errors,» Phys. Rev. Lett. 105, 200502, 9 November 2010 [gratis en ArXiv], ha propuesto una «nueva» técnica de correcciones de errores en computadores cuánticos que permite tolerar pérdidas debidas a errores de hasta un 25%, que es mucho.

      Muchos medios, pero no este blog, se han hecho eco de este interesante trabajo. Pero no hay que olvidar que es un pequeño paso. Poder corregir un error en 1 cubit de cada 4 cubits es un gran logro, pero la propuesta ha sido demostrada mediante métodos numéricos y su implementación práctica puede estar sujeta a muchos loopholes.

  1. De todas maneras tengo entendido que esas capas de invisibilidad cuando se usan para tapar objetos grandes solamente funcionan bien para un rango estrecho de frecuencias. Si se quiere que funcionen para un rango amplio de frecuencias, entonces la capa tiene que ser pequeña. Supongo que el sistema a proteger será muy pequeño, así que no habría problema.

    Otra cosa es que esta capa tapa eventos, más que objetos. Eso a lo mejor cambia en algo la situación, pero no lo veo seguro.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 16 noviembre, 2010
Categoría(s): ✓ Ciencia • Computación cuántica • Física • Noticias • Óptica • Physics • Science
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