Cubits robustos gracias a la corrección de errores CSS implementada con siete cubits en triángulo

Dibujo20140612 seven topological cubit computer - science mag

El gran problema de los ordenadores cuánticos es lo frágiles que son los cubits. Cualquier perturbación altera su estado y provoca errores que penalizan todo algoritmo cuántico. Una solución es la redundancia, usar un código de corrección de errores que codifique cada cubit lógico con múltiples cubits entrelazados. Peter Shor inventó en 1995 un código con 9 cubits, pero hay otros con menos cubits. El código CSS (por sus autores A. Robert Calderbank, Peter W. Shor y Andrew M. Steane), inventado en 1996, requiere al menos 5 cubits.

Se publica en Science la implementación física del código CSS con 7 cubits usando trampas de iones. El cubit lógico es codificado con un estado entrelazado de siete cubits en forma de triángulo y según los resultados experimentales es muy robusto ante errores. Según los autores del nuevo trabajo, entre los que está el español Miguel Ángel Martín-Delgado, de la Universidad Complutense de Madrid, su diseño triangular lo hace ideal como bloque básico, tipo Lego, para construir ordenadores cuánticos tolerantes a fallos.

El artículo técnico es Daniel Nigg et al., “Quantum Computations on a Topologically Encoded Qubit,” Science, AOP 12 Jun 2014arXiv:1403.5426 [quant-ph]. Recomiendo leer la nota de prensa de Thomas Monz (Univ. Innsbruck, Austria), “Computación cuántica: frágil y sin embargo libre de errores,” EurekAlert!, 12 Jun 2014.

Dibujo20140612 Encoding the logical qubit using seven conventional qubits - science mag

Esta figura muestra cómo el estado inicial |1010101> de los siete cubits permite codificar el estado lógico |0> del cubit robusto. Los siete cubits están distribuidos en una red bidimensional en forma de triángulo que permite acoplar múltiples cubits lógicos repitiendo el patrón triangular de cubits codificadores que permite teselar un plano.

En el laboratorio de la Universidad de Innsbruck se ha implementado el código CSS utilizando trampas de iones que, en concreto, atrapan siete átomos de calcio-40 en una ristra lineal (cuyo entrelazamiento GHZ simula la disposición triangular). Técnicamente es un proceso complejo que requiere gran habilidad por parte de los investigadores experimentales.

Dibujo20140612 Effect arbitrary single-qubit errors on the encoded logical qubit - science mag

La redundancia obtenida gracias a usar siete cubits para codificar un cubit lógico permite detectar y corregir muchos errores de forma robusta. Este tipo de códigos de corrección de errores que aprovechan la redundancia para implementar cubits robustos promete ser de gran utilidad en la construcción de futuros ordenadores cuánticos con muchos cubits (lógicos). Más aún, el análisis teórico de los autores apunta a que una red de cubits lógicos es más robusta conforme crece su número. Por supuesto, aún habrá que esperar a la verificación experimental de esta sugerente predicción teórica.



6 Comentarios

  1. Hola, no se si tengas alguna información sobre computación genética… si, ya se que no tiene nada que ver XD, pero, si mal no recuerdo, hace algunos años la computación genética le llevaba la delantera a la cuántica.

  2. ¿Por qué lo llamas “Cubit”? Es una alteración menor, pero me parece improcedente. ¿Quantum binary digit = Dígito binario cuántico = Dibcu? ¿quizá bitcu? Vamos, el qubit de siempre;-)

    1. Masmadera, en latinoamérica se suele usar “qubit” (leído como en inglés), pero en España se usa más “cubit” (leído en español), que “qubit” (leído en español). No ocurre lo mismo que con “wifi” que en latinoamérica se lee en inglés pero en España se lee en español.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 13 junio, 2014
Categoría(s): ✓ Ciencia • Computación cuántica • Física • Noticias • Physics • Science
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