Cada vez más cerca de un ordenador cuántico realmente útil en la vida cotidiana

Un grupo de investigadores dice haber llegado a un punto de inflexión crítico en el camino hacia los ordenadores cuánticos escalables y con aplicaciones prácticas: la clave sería un nuevo procesador de silicio, capaz de integrar millones de cúbits.

Científicos e ingenieros de la firma Equal1 han anunciado recientemente en un estudio publicado en arXiv el logro de un avance clave para la industria de la informática cuántica: demostraron tanto el rendimiento más eficiente hasta la fecha de una matriz de cúbits de silicio como el chip controlador cuántico más avanzado que se ha creado hasta el momento: estos resultados abren el camino para una nueva etapa en el campo de los ordenadores cuánticos, aprovechando la infraestructura de silicio existente para desarrollar dispositivos de uso práctico.

Aunque son conocidas las enormes potencialidades de los ordenadores cuánticos, al aprovechar las ventajas del cúbit como unidad básica de procesamiento, que permite operar en dos fases en simultáneo (0 y 1) y no en un único estado como los bits tradicionales, hasta el momento ha sido imposible desarrollar la tecnología necesaria para crear ordenadores cuánticos con aplicaciones prácticas y cotidianas, más allá de grandes equipos para uso científico.

Integración de cúbits con tecnología existente

Ahora, Equal1 informa que su chip controlador cuántico funciona con núcleos Arm Cortex, similares a los empleados en equipos informáticos hogareños, en una innovadora tecnología que permitirá escalar a millones de cúbits integrados en un único chip, revolucionando el potencial de crecimiento de una informática cuántica con aplicaciones reales en el uso cotidiano.

El chip controlador logra además una corrección de errores cuánticos de máxima eficiencia y adaptada a las necesidades del procesador, otro de los grandes inconvenientes que enfrentan los ordenadores cuánticos en su implementación práctica. En tanto, una matriz de 6 cúbits fabricada en un proceso compatible con CMOS de germanio de silicio (SiGe), es el otro avance clave: se trata de un punto de prueba exigido para procesadores de ordenadores cuánticos potentes, a gran escala y fabricados por fundiciones de chips de silicio ya existentes, que no requieren nuevos materiales.

Precisión, velocidad y mantenimiento de estados cuánticos

“Creemos que el silicio es el vehículo para escalar ordenadores cuánticos: con estos resultados de cúbit y chip de control líderes en rendimiento a nivel global, hemos dado un paso importante hacia esta visión”, indicó en una nota de prensa Elena Blokhina, Directora Científica de Equal1. Ambos logros combinados, junto con la arquitectura innovadora que permite una conectividad total, muestran el gran beneficio del enfoque de silicio, permitiendo que los algoritmos de próxima generación para los ordenadores cuánticos admitan aplicaciones del mundo real, utilizando los procesos CMOS de semiconductores ya existentes.

En concreto, el chip cuántico demostró una fidelidad del 99,4% y una velocidad de operación de 84 nanosegundos. Según un artículo publicado en Live Science, la alta precisión o fidelidad minimizan los errores en los cálculos, mientras que las velocidades más rápidas reducen el riesgo en torno a que los cúbits pierdan sus propiedades cuánticas durante las operaciones. Todos estos factores determinan la precisión de los cálculos cuánticos, y la capacidad de los cúbits para mantener sus estados cuánticos el tiempo suficiente para completar operaciones complejas.

Referencia

Spin Qubit Performance at the Error Correction Threshold: Advancing Quantum Information Processing Above 700 mK. S. Amitonov et al. arXiv (2024). DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.01920