Avance en computación cuántica: nuevo refrigerador corrige errores en qubits de manera autónoma

Investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers desarrollan un innovador "refrigerador cuántico" que corrige errores en qubits, mejorando su precisión al 99.97%.

Las computadoras cuánticas todavía enfrentan desafíos significativos debido a la alta tasa de errores en sus qubits, especialmente cuando se sobrecalentados, lo que puede llevar a estados erróneos antes de que se realicen los cálculos. Sin embargo, un avance reciente de investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers ha dado un paso importante hacia la superación de estos problemas. Han desarrollado un innovador "refrigerador cuántico" que puede corregir errores en los qubits de manera autónoma, mejorando la tasa de precisión a un impresionante 99.97%.

Este refrigerador cuántico está compuesto por dos qubits y un "qutrit", una estructura capaz de almacenar información más compleja que un qubit convencional. Los investigadores diseñaron cuidadosamente las interacciones entre estos componentes para que, cuando un qubit objetivo se energizara en exceso, el calor fluyera automáticamente hacia los otros elementos, enfriando y reiniciando el qubit sin necesidad de intervención externa.

El éxito de este experimento no solo demuestra la viabilidad de utilizar máquinas termodinámicas en el ámbito cuántico, un campo que no había sido muy práctico hasta ahora, sino que también abre la puerta a otras aplicaciones potenciales. Podrían desarrollarse dispositivos cuánticos autónomos adicionales, como motores cuánticos y relojes cuánticos, lo que incrementaría considerablemente su usabilidad y versatilidad.

Aamir Ali, otro miembro del equipo, subrayó que este enfoque para reiniciar qubits requiere menos hardware nuevo en comparación con los métodos convencionales, además de producir resultados superiores. Sin la necesidad de una reestructuración significativa de la computadora cuántica, la tasa de éxito al restablecer el estado inicial de los qubits es notablemente más alta que los métodos anteriores, que alcanzaban solo un 99.8% de precisión.

Nicole Yunger Halpern, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Maryland, quien también participó en el proyecto, destacó que este refrigerador cuántico es un ejemplo clave de cómo las máquinas termodinámicas pueden ser útiles en el ámbito cuántico. Desde su invención, las máquinas termodinámicas, como las de calor, han impulsado revoluciones industriales, pero el uso práctico de la termodinámica cuántica había permanecido limitado hasta ahora.

Con los problemas de calentamiento de los circuitos superconductores, esta investigación no solo representa un progreso significativo en la minimización de errores en las computadoras cuánticas, sino que también abre nuevas oportunidades para futuras investigaciones. Los científicos ya están considerando experimentar con la creación de un reloj cuántico autónomo o una computadora cuántica con funciones impulsadas automáticamente por diferencias de temperatura.