Los ordenadores, en su esencia, son herramientas que pueden cometer errores. Este fenómeno, aunque común, requiere un enfoque técnico para ser gestionado, especialmente en el ámbito de la computación cuántica. Dado que no es posible realizar copias de un estado cuántico desconocido, la detección y corrección de errores se vuelve un desafío mayor. Para abordar esta dificultad, se han desarrollado códigos de corrección de errores que permiten almacenar de manera redundante la información cuántica a través de varios qubits entrelazados.
En 2022, un equipo liderado por Thomas Monz, del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck, junto a Markus Müller del Departamento de Información Cuántica de la RWTH Aachen y el Instituto Peter Grünberg en el Forschungszentrum Jülich de Alemania, logró implementar un conjunto universal de operaciones sobre qubits tolerantes a fallos. Este avance demostró que es posible programar un algoritmo en un ordenador cuántico de manera que se puedan corregir errores de forma eficiente.
Desafíos y soluciones en la computación cuántica
No obstante, cada código de corrección de errores conlleva sus propias complejidades. Un teorema establece que ningún código de corrección puede llevar a cabo todas las operaciones lógicas requeridas para cálculos programables de forma sencilla y protegida contra errores. Para sortear esta dificultad, el grupo de investigación de Markus Müller ha desarrollado un método que permite al ordenador cuántico alternar entre dos códigos de corrección de errores de manera tolerante al error.
Esta técnica posibilita que el ordenador cuántico cambie al segundo código siempre que se presente una puerta lógica que sea difícil de realizar con el primer código. Así, se facilita la implementación de todas las puertas necesarias para la computación. Friederike Butt, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Müller, ha sido fundamental en el desarrollo de los circuitos cuánticos que sustentan este experimento, trabajando estrechamente con el equipo de Monz en Innsbruck.
El logro se traduce en la primera realización de un conjunto universal de puertas cuánticas en un ordenador cuántico de trampa de iones utilizando dos códigos de corrección de errores combinados. Ivan Pogorelov, otro de los estudiantes de doctorado en Innsbruck, destaca la importancia de la colaboración a largo plazo entre ambos equipos en este avance significativo.
Más información:
Experimental fault-tolerant code switching, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-024-02727-2. En arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2403.13732
Proporcionado por
Universidad de Innsbruck
