Computación atómica
Hoy, una startup llamada Atom Computing anunció que ha estado realizando pruebas internas de una computadora cuántica de 1.180 qubit y que la pondrá a disposición de los clientes el próximo año. El sistema representa un gran paso adelante para la empresa, que antes solo había construido un sistema basado en qubits de átomos neutros, un sistema que funcionaba con sólo 100 qubits.
La tasa de error para las operaciones de qubits individuales es lo suficientemente alta como para que no sea posible ejecutar un algoritmo que se base en el recuento completo de qubits sin que falle debido a un error. Pero respalda las afirmaciones de la compañía de que su tecnología puede escalar rápidamente y proporciona un banco de pruebas para trabajar en la corrección de errores cuánticos. Y, para algoritmos más pequeños, la compañía dice que simplemente ejecutará múltiples instancias en paralelo para aumentar las posibilidades de devolver la respuesta correcta.
Computando con átomos
Atom Computing, como su nombre lo indica, ha elegido átomos neutros como su qubit preferido (hay otras empresas que están trabajando con iones). Estos sistemas se basan en un conjunto de láseres que crean una serie de ubicaciones energéticamente favorables para los átomos. Si se los deja solos, los átomos tenderán a caer en estos lugares y permanecer allí hasta que un átomo de gas perdido choque con ellos y los derribe.
Debido a que las ubicaciones de los átomos están determinadas por la configuración de los láseres, es posible abordar cada uno de ellos individualmente. La información cuántica se almacena en el espín nuclear, que es relativamente impermeable al medio ambiente. Mientras que otros tipos de qubits tienen vidas de coherencia de sólo una fracción de segundo, los átomos neutros a menudo mantienen su estado durante decenas de segundos. Debido a que el espín nuclear no interactúa fácilmente con el medio ambiente, es posible agrupar los átomos muy juntos, lo que permite un sistema relativamente denso.
Sin embargo, es posible manipular los átomos para que puedan interactuar y entrelazarse. Esto funciona a través de lo que se llama un bloqueo de Rydberg, que prohíbe las interacciones a menos que dos átomos estén separados por una distancia determinada y ambos estén en el estado de Rydberg, en el que sus electrones más externos están débilmente unidos y orbitan a una gran distancia del núcleo. Al colocar los pares correctos de átomos en el estado de Rydberg (lo que también se puede hacer con láseres), es posible entrelazarlos. Y, dado que los láseres permiten controlar la ubicación de átomos individuales, es posible entrelazar dos cualesquiera.
Debido a que este sistema permite que los átomos estén relativamente juntos, Atom Computing sostiene que el sistema está bien posicionado para escalar rápidamente. A diferencia de sistemas como los transmons, donde pequeñas diferencias en la fabricación de dispositivos conducen a qubits con pequeñas variaciones en el rendimiento, se garantiza que cada átomo atrapado se comportará de la misma manera. Y, dado que los átomos no intervienen a menos que se manipulen, es posible agrupar muchos de ellos en un espacio relativamente pequeño.
Estos dos factores, argumentan los ejecutivos de la compañía, significan que los átomos neutros están bien posicionados para escalar hasta una gran cantidad de qubits. Su sistema original, que entró en funcionamiento en 2021, era una cuadrícula de átomos de 10 × 10 (aunque también son posibles disposiciones tridimensionales). Y, cuando hablaron con Ars hace un año, mencionaron que esperaban escalar su sistema de próxima generación en un orden de magnitud, aunque no dijeron cuándo esperaban que estuviera listo.