Microsoft realiza operaciones multiqubit con corrección de errores
El martes, Microsoft hizo una serie de anuncios relacionados con su servicio Azure Quantum Cloud. Entre ellos se encontraba una demostración de operaciones lógicas utilizando la mayor cantidad de qubits con corrección de errores hasta el momento.
«Desde abril, hemos triplicado el número de qubits lógicos aquí», dijo Krysta Svore, miembro técnico de Microsoft. «Así que estamos acelerando hacia la capacidad de cien qubits lógicos». La compañía también ha conseguido un nuevo socio: Atom Computing, que utiliza átomos neutros para contener qubits y ya ha demostrado hardware con más de 1.000 qubits de hardware.
En conjunto, los anuncios son la última señal de que la computación cuántica ha salido de su infancia y está avanzando rápidamente hacia el desarrollo de sistemas que pueden realizar de manera confiable cálculos que serían poco prácticos o imposibles de realizar en hardware clásico. Hablamos con gente de Microsoft y algunos de sus socios de hardware para tener una idea de lo que nos acercará a la computación cuántica útil.
Simplificando la corrección de errores
Los qubits lógicos son una ruta para salir de la desesperación general de darnos cuenta de que nunca evitaremos que los qubits de hardware produzcan demasiados errores para realizar cálculos confiables. La corrección de errores en las computadoras clásicas implica medir el estado de los bits y comparar sus valores con un valor agregado. Desgraciadamente, no se puede medir de forma análoga el estado de un qubit para determinar si se ha producido un error, ya que la medición hace que adopte un valor concreto, destruyendo cualquier superposición de valores que haga útil la computación cuántica.
Los qubits lógicos solucionan este problema distribuyendo un único bit de información cuántica entre un conjunto de bits, lo que hace que cualquier error sea menos catastrófico. Detectar cuando ocurre uno implica agregar algunos bits adicionales al qubit lógico para que su valor dependa de los que contienen los datos. Puede medir estos qubits auxiliares para identificar si se ha producido un problema y posiblemente obtener información sobre cómo solucionarlo.
Existen muchos esquemas potenciales de corrección de errores, algunos de los cuales pueden implicar dedicar alrededor de mil qubits a cada qubit lógico. Puedes salirte con la tuya con mucho menos que eso: hay esquemas con menos de 10 qubits. Pero, en general, cuantos menos qubits de hardware utilice, mayores serán sus posibilidades de experimentar errores de los que no pueda recuperarse. Esta tendencia se puede compensar en parte mediante qubits de hardware que son menos propensos a errores.
El desafío es que esto sólo funciona si las tasas de error son lo suficientemente bajas como para no encontrar errores durante el proceso de corrección. En otras palabras, los qubits de hardware deben ser lo suficientemente buenos como para no producir tantos errores que sea imposible saber cuándo se ha producido un error y cómo solucionarlo. Este límite se superó recientemente.
La demostración anterior de Microsoft implicó el uso de hardware de Quantinuum, que utiliza qubits basados en iones atrapados en campos eléctricos. Tienen algunas de las mejores tasas de error jamás reportadas, y Microsoft ha demostrado que esto le ha permitido detectar y corregir errores en múltiples rondas de corrección de errores. En el nuevo trabajo, la colaboración fue más allá y realizó múltiples operaciones lógicas de corrección de errores en una colección de qubits lógicos.
