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Las universidades de Delft y Stuttgart ejecutan con éxito un algoritmo tolerante a fallos en el ordenador cuántico H1

Es el primer método tolerante a fallos que utiliza tres qubits codificados lógicamente en un computador cuántico Quantinuum H1, Powered by Honeywell

Los ordenadores cuánticos tolerantes a fallos que ofrecen soluciones radicalmente nuevas a algunos de los problemas más acuciantes del mundo en medicina, finanzas y medio ambiente, además de facilitar un uso verdaderamente generalizado de la IA, están impulsando el interés mundial por las tecnologías cuánticas. Sin embargo, los distintos calendarios que se han establecido para alcanzar este paradigma exigen grandes avances e innovaciones para seguir siendo factibles, y ninguno es más apremiante que el paso de los qubits meramente físicos a los que son tolerantes a fallos.

En uno de los primeros pasos significativos en este camino, científicos de Quantinuum, empresa de computación cuántica integrada, junto con colaboradores, han demostrado el primer método tolerante a fallos que utiliza tres qubits codificados lógicamente en el ordenador cuántico Quantinuum H1, Powered by Honeywell, para realizar un procedimiento matemático.

Se espera que los métodos de computación cuántica tolerantes a fallos abran el camino a soluciones prácticas para problemas del mundo real en ámbitos como la simulación molecular, la inteligencia artificial, la optimización y la ciberseguridad. Tras una sucesión de importantes avances en los últimos años en hardware, software y corrección de errores, los resultados anunciados hoy por Quantinuum en un nuevo artículo publicado en arXiv, "Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code", son un paso adelante natural y reflejan el creciente ritmo de progreso.

Muchas empresas y grupos de investigación se centran en lograr la tolerancia a fallos gestionando el ruido que surge de forma natural cuando un ordenador cuántico realiza sus operaciones. Quantinuum es un pionero probado, que ha logrado primicias anteriores como demostrar puertas de enredo entre dos qubits lógicos de forma completamente tolerante a fallos utilizando corrección, y simular la molécula de hidrógeno con dos qubits codificados lógicamente.

Al realizar la suma de un bit utilizando el circuito tolerante a fallos más pequeño conocido, el equipo consiguió una tasa de error casi un orden de magnitud inferior, de ~1,1x10-3 frente a ~9,5x10-3 para el circuito sin codificar. La supresión de errores observada fue posible gracias a las tasas de error físicas de la arquitectura de dispositivos cuánticos de carga acoplada (QCCD) utilizada en los ordenadores cuánticos de la serie H de Quantinuum, que son inferiores a las de cualquier otro sistema conocido hasta la fecha. Estas tasas de error se sitúan dentro del rango en el que los algoritmos tolerantes a fallos son viables.

Ilyas Khan, director de producto y fundador de Quantinuum, explicó: "Además de seguir proporcionando al ecosistema cuántico pruebas de lo que es posible en estos primeros días de la computación cuántica, la demostración actual destaca por su ingenio. La arquitectura de trampas de iones de nuestra serie H ofrece las tasas de error físicas más bajas y la flexibilidad derivada del transporte de qubits, que permite a los usuarios de nuestro hardware implementar una gama mucho más amplia de códigos de corrección de errores, y eso es lo que ha hecho esto posible. Esté atento a nuevos e importantes avances computacionales en el próximo periodo, a medida que relacionemos la calidad de nuestro hardware con tareas que tengan sentido en el mundo real".

Las puertas lógicas Clifford, de baja sobrecarga, en combinación con la puerta transversal CCZ del código de color tridimensional, permitieron al equipo reducir el número de puertas de dos qubits y las mediciones necesarias para la suma de un bit de más de 1.000 a 36 qubits.

Ben Criger, científico investigador senior de Quantinuum y principal investigador del documento, destacó: "La puerta CCZ, que hemos demostrado aquí, es un ingrediente clave en el algoritmo de Shor, el Monte Carlo cuántico, el análisis topológico de datos y otros muchos algoritmos cuánticos. Este resultado demuestra que el hardware real ya es capaz de ejecutar conjuntamente todos los elementos esenciales de la computación cuántica tolerante a fallos: preparación de estados, puertas Clifford, puertas no Clifford y medición lógica".



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