El nuevo chip de Google se enfrenta a los errores de la computación cuántica
A pesar de los avances para hacer más viables los ordenadores cuánticos, los sistemas basados en qubits siguen siendo propensos a la inestabilidad y los errores. Sin embargo, Google puede haber logrado un avance significativo en la solución de este problema.
Con la introducción de un nuevo chip cuántico llamado Willow, los ingenieros de Google han logrado un importante hito en la corrección de errores. Han conseguido estabilizar un único qubit lógico, reduciendo la aparición de errores a sólo uno cada hora, una mejora espectacular respecto a los sistemas anteriores, que fallaban cada pocos segundos.
El papel de los quubits en la computación cuántica
Los qubits son las unidades fundamentales de la computación cuántica, a diferencia de los bits clásicos, que pueden representar un 1 o un 0. Los qubits, sin embargo, pueden existir en múltiples estados simultáneamente, lo que ofrece un inmenso potencial para resolver problemas complejos con los que los ordenadores clásicos tendrían dificultades.
Sin embargo, los qubits son muy sensibles y sus propiedades cuánticas pueden verse fácilmente alteradas por interacciones con el entorno. Mientras que los sistemas actuales tienen una fiabilidad del 99,9%, la informática cuántica práctica requiere tasas de error cercanas a uno entre un billón.
Para mitigar estos errores, los investigadores pueden distribuir un único qubit lógico entre varios qubits físicos en superposición. Pero esto sólo funciona si los qubits adicionales corrigen los errores más rápido de lo que se producen.
Willow: Corrección de errores exponencialmente mejorada con qubits más grandes
Willow es el primer procesador en el que los qubits con corrección de errores mejoran exponencialmente a medida que aumenta su tamaño, explican Michael Newman y Kevin Satzinger, investigadores de Google Quantum AI.
Cada vez que aumentamos el entramado de qubits codificados de una configuración de 3×3 a una de 5×5 o 7×7, la tasa de error codificado se reduce a la mitad».
Willow cuenta con 105 qubits físicos, y la combinación de su arquitectura y algoritmos de corrección de errores ha permitido aumentar la estabilidad, lo que significa que a más qubits menos errores.
Este problema ha sido un reto desde que se introdujeron por primera vez los métodos cuánticos de corrección de errores en la década de 1990. Aunque a la informática cuántica aún le queda mucho camino por recorrer, este avance indica que las operaciones cuánticas a gran escala podrían ser factibles en breve.
Esto demuestra la supresión exponencial de errores que la corrección cuántica de errores ha prometido durante casi 30 años y es un paso crucial hacia la realización de aplicaciones cuánticas a gran escala, dicen Newman y Satzinger.
Google afirma que Willow puede completar una tarea cuántica en cinco minutos, una tarea que a uno de los superordenadores más rápidos le llevaría 10 septillones de años. Aunque los diseñadores concibieron esta tarea específicamente para ordenadores cuánticos, demuestra el potencial de Willow y amplía sus ventajas más allá de la estabilidad.
Tareas cuánticas en minutos
Aunque los errores siempre estarán presentes en los sistemas cuánticos, el objetivo es que sean lo suficientemente raros como para que la computación cuántica resulte práctica. Para lograrlo, se necesitará hardware más avanzado, qubits adicionales y algoritmos mejorados.
La corrección cuántica de errores parece funcionar, pero aún hay una distancia considerable entre las tasas de error actuales de uno entre mil y las tasas de uno entre un billón necesarias para el futuro, afirman Newman y Satzinger.
Read the original article on: Science Alert
Read more: AI Could Contribute Millions of Tons of E-Waste, Warn Scientists
