Una nueva investigación sobre la computación cuántica ha proporcionado un registro de entrelazamiento cuántico que demuestra que estamos bien encaminados hacia la computación post-NISQ (Noisy-Intermediate Scale Quantum). La nueva investigación, dirigida por Xiao-bo Zhu en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, dio como resultado un récord de 51 qubits (el equivalente de computación cuántica a los transistores) entrelazados, una capacidad necesaria para desbloquear la computación cuántica probabilística que promete proporcionar un salto cuantitativo en las capacidades de procesamiento de la humanidad.
Zuchongzhi, la computadora cuántica utilizada para lograr los resultados de los experimentos, se empaqueta en 66 qubits superconductores, la misma tecnología de qubit respaldada por IBM y otras empresas líderes en el espacio de la computación cuántica. Esta es la misma tecnología en la que IBM logró recientemente la utilidad cuántica a través de su Eagle QPU (Quantum Processing Unit) de 127 qubits, que muestra a varios jugadores que está ocurriendo una vida particular en el espacio de los qubits superconductores.
Después de enfriar los qubits superconductores al cero absoluto requerido del espacio exterior (-273,15 grados Celsius, -459,67 grados Fahrenheit), los investigadores controlaron y ajustaron los estados de los qubits mediante el uso de microondas, que interactuaban con los campos magnéticos de los qubits para manipularlos en el estado de enredo. Esto fue necesario para que los qubits se organizaran en secuencias particulares (o puertas lógicas), las estructuras cuánticas equivalentes construidas a partir de transistores para formar un núcleo de CPU en la informática estándar, por ejemplo. Esto permitió a los científicos ejecutar operaciones que cambiaron los estados de los qubits en muchos pares a la vez, en lugar de un mero campo de conexión uno a uno. Estas técnicas permitieron a los científicos entrelazar con éxito 51 qubits (dispuestos en una línea) y 30 qubits más bajos pero aún así un récord dispuestos en un plano bidimensional.
Charles Hill, investigador de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia, es quizás uno de los científicos mejor calificados para comentar los resultados. Hill ha estado involucrado en una investigación similar y tenía como objetivo probar un entrelazamiento «en red» similar entre hasta 65 qubits.
El enredo quizás se entienda mejor en el sentido de que los qubits se enredan de tal manera que es imposible describir un solo qubit sin poder describir todos los demás y cómo se relacionan entre sí: es esencialmente un sistema único, un nudo sin ningún colgante. hilos.
En comentarios proporcionados a New Scientist, Hill describió el entrelazamiento como “… una de las diferencias clave entre las computadoras convencionales y las computadoras cuánticas, y es un ingrediente clave en los algoritmos cuánticos. Demostrar grandes cantidades de qubits entrelazados es entonces un punto de referencia importante para una computadora cuántica”.
En el momento de su investigación, el equipo de Hill no logró demostrar que el entrelazamiento se extendía entre los qubits como grupo y no solo entre pares vinculados, la misma dificultad de verificación que Zhu encontró (y superó) con Zuchongzhi QPU.
Es relativamente frecuente que desarrollemos nuevas herramientas o nuevas formas de mirar objetos, o interacciones entre objetos. En este caso, podría ser que el problema al que se enfrentó Hill con su experimento de entrelazamiento de 65 qubits no tuviera nada que ver con el entrelazamiento en sí; solo que quizás las técnicas disponibles para verificar sus resultados no pudieron proporcionar una respuesta convincente. El equipo de Zhu tuvo que desarrollar un nuevo protocolo de detección para verificar el enredo del grupo, algo que seguramente será analizado en profundidad por la comunidad de computación cuántica. Después de todo, no todos los días aparece la promesa de entrelazar cientos de qubits.
Enredar grupos de qubits es una de las muchas oportunidades de investigación intermedia que los científicos cuánticos están buscando, desde intentar aumentar la fidelidad computacional a través de la mitigación de errores y, tal vez, la corrección de errores cuánticos, hasta encontrar formas inteligentes de predecir cómo el ruido destruirá sus qubits, y esencialmente anulando sus efectos.
Se espera que 51 qubits entrelazados no nos permitan romper la barrera de la ventaja cuántica, al menos no hasta que la escala tenga un poco más de tiempo para hacer lo suyo. Pero dado que IBM nos mostró recientemente que la utilidad ya se puede extraer de nuestras computadoras cuánticas de la era actual, no está fuera del alcance de la probabilidad de que 51 qubits enredados desbloqueen una respuesta dada de la que tal vez ni siquiera sepamos la pregunta.