China supera otra barrera mundial en la computación cuántica

Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han conseguido llevar a entrelazamiento cuántico hasta 51 cúbits superconductores en el superordenador con el que habían desafiado en 2020 la "ventaja cuántica" de Google.

Un equipo de investigadores ha conseguido entrelazar 51 cúbits en un ordenador cuántico, el mayor número hasta la fecha, que hasta ahora estaba limitado a 27.

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El logro supone un avance importante para el desarrollo de la computación cuántica, que promete resolver problemas que son inaccesibles para los ordenadores clásicos.

Los cúbits son las unidades básicas de información en un ordenador cuántico. A diferencia de los bits clásicos, que solo pueden tener dos estados (0 o 1), los cúbits pueden estar en una superposición de ambos estados al mismo tiempo.

Entrelazamiento cuántico

Además, los cúbits pueden estar entrelazados, lo que significa que sus estados están correlacionados de forma que el resultado de medir uno afecta al resultado de medir otro.

Para un mayor número de partículas, no solo se puede entrelazar cada par, sino que todas ellas también se pueden entrelazar entre sí.

El entrelazamiento es una propiedad esencial para la computación cuántica, ya que permite aprovechar el paralelismo y la interferencia cuántica para realizar operaciones complejas.

Sin embargo, entrelazar muchos cúbits es un reto técnico, ya que requiere mantenerlos aislados del entorno y controlarlos con precisión.

Ordenador cuántico potente

El equipo, liderado por Xiao-bo Zhu, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, utilizó un ordenador cuántico basado en cúbits superconductores, que son pequeños bucles de un material que conduce la electricidad sin pérdidas.

Los investigadores controlaron el estado de los cúbits con microondas y ajustaron cómo interactuaban entre sí mediante pulsos de campos magnéticos.

Para generar los 51 cúbits entrelazados, los investigadores aplicaron puertas lógicas cuánticas, que son secuencias de operaciones que cambian los estados cuánticos de los cúbits, a muchos pares de cúbits simultáneamente.

De esta forma, crearon una red compleja de cúbits entrelazados: 51 dispuestos en una línea y 30 dispuestos en un plano bidimensional.

Papel crucial

La supercomputadora cuántica (Zuchongzhi) utilizada en el experimento, desarrollada por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, jugó un papel crucial en este logro, según señalan los investigadores.

Se trata de una computadora cuántica basada en fotones que hace un cálculo que las computadoras ordinarias nunca podrían hacer, y con la que en 2020 China amenazó a la ventaja cuántica de Google, según alertó entonces Nature.

Está equipada con 66 cúbits superconductores, que son diminutos bucles de material que conducen la electricidad sin pérdidas.

Estos cúbits superconductores son particularmente adecuados para la computación cuántica debido a su baja decoherencia, lo que significa que pueden mantener su estado cuántico durante un período de tiempo relativamente largo.

Récord mundial

El resultado es un récord mundial de cúbits entrelazados en un ordenador cuántico, superando el anterior de 18 cúbits logrado por el mismo equipo en 2018 y el anterior récord mundial de 27 cúbits.

Es un logro importante que demuestra el potencial de la computación cuántica para manipular y controlar grandes sistemas cuánticos, destacan los investigadores.  

Sin embargo, los investigadores advierten que su sistema aún está lejos de ser práctico, ya que tiene una eficiencia muy baja y una escalabilidad limitada.

Para mejorar su rendimiento, será necesario desarrollar nuevas técnicas y tecnologías que permitan generar y controlar más cúbits con mayor fiabilidad.

Referencia

Generation of genuine entanglement up to 51 superconducting qubits. Sirui Cao et al. Nature (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06195-1