Tres equipos separados de investigadores de todo el mundo han demostrado que la computación cuántica basada en silicio tiene más vida de lo que se esperaba anteriormente. En experimentos independientes, los equipos mostraron arquitecturas cuánticas que funcionan por encima del umbral de precisión del 99 %, el requisito para la computación tolerante a fallas y un hito crucial para la utilidad de los sistemas cuánticos.
Procedentes de Australia, los Países Bajos y Japón, los tres equipos demostraron una precisión superior al 99 % para operaciones de uno y dos qubits, las matrices cuánticas más simples. Sin embargo, sus enfoques difieren. Equipos de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos y el Instituto RIKEN en Japón operaron sistemas basados en puntos cuánticos de silicio. El equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia, creó su sistema de tres qubits emparejando un electrón con el sistema de fósforo de dos núcleos mediante la implantación de iones en silicio, uno de los procesos fundamentales para la fabricación de microchips tradicionales.
Debido a sus diferentes enfoques, los equipos lograron diferentes niveles de precisión. El equipo australiano demostró una precisión del 99,95 % con operaciones de un solo qubit y una precisión del 99,37 % para operaciones de dos qubits en un sistema de tres qubits. El equipo holandés, dirigido por el físico Seigo, logró una precisión del 99,87 % para operaciones de un solo qubit y del 99,65 % para operaciones de dos qubits en puntos cuánticos. Y finalmente, el equipo de Japón: dirigido por el físico Akito Noiri de RIKEN, logró una precisión del 99,84 % para operaciones de un solo qubit y del 99,51 % para operaciones de dos qubits, también en puntos cuánticos.
Las computadoras cuánticas usan análogos cuánticos para la unidad básica de bits binarios de información. Los qubits son únicos en el sentido de que pueden existir en estados de superposición, con información correspondiente a 0, 1 y cero y uno simultáneamente. Permite que las computadoras cuánticas realicen cálculos basados en probabilidades. Las computadoras cuánticas son más propensas a errores que los sistemas informáticos deterministas.
“Cuando los errores son tan raros, es posible detectarlos y corregirlos cuando ocurren. Esto demuestra que es posible construir computadoras cuánticas de suficiente escala y potencia para manejar un cómputo significativo”, explica la física Andrea Morello, líder del equipo de investigación australiano. Así que ahora se convierte en una cuestión de escala.
Era la primera vez que los investigadores alcanzaban tales niveles de precisión en la computación cuántica basada en silicio. Muchos consideran que la computación cuántica basada en silicio es la prima pobre y lejana de los enfoques más exóticos del mundo del procesamiento cuántico, como los superconductores topológicos, los iones atrapados y las arquitecturas cuánticas basadas en fotónica. Sin embargo, acaba de vencer a la competencia.
«El resultado presentado hace que los qubits de espín, por primera vez, sean competitivos frente a los circuitos superconductores y las trampas de iones en términos de rendimiento de control cuántico universal», dijo Seigo Tarucha, líder del equipo holandés. «Este estudio demuestra que las computadoras cuánticas de silicio son candidatas prometedoras, junto con la superconductividad y las trampas de iones, para la investigación y el desarrollo para la realización de computadoras cuánticas a gran escala».
Parece que la investigación en computación cuántica ha llegado al punto de ebullición. Un número suficiente de ingenieros, físicos y científicos talentosos ahora están dedicando su trabajo a la tecnología de tal manera que se están desbloqueando logros paralelos, un punto de inflexión, sin duda, y un futuro brillante para el cuántico.
