Harvard presenta el primer procesador cuántico lógico del mundo

por manuel costa
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Quantum Computing Advancement

La Universidad de Harvard ha introducido un logro innovador en el ámbito de la computación cuántica. Investigadores de Harvard han desarrollado con éxito un procesador cuántico lógico programable capaz de alojar 48 qubits lógicos y ejecutar numerosas operaciones de puerta lógica. Este importante salto en la computación cuántica marca un posible punto de inflexión en el campo y representa el ejemplo inaugural de ejecución de algoritmos a gran escala en un sistema de computación cuántica con corrección de errores.

El núcleo del avance de la computación cuántica de Harvard gira en torno a su novedoso procesador cuántico lógico, que cuenta con 48 qubits lógicos. Este logro, bajo el liderazgo de Mikhail Lukin, significa un gran paso hacia la realización de computadoras cuánticas prácticas y tolerantes a fallas.

En el ámbito de la computación cuántica, un bit cuántico, o “qubit”, sirve como unidad fundamental de información, similar a los bits binarios clásicos. Si bien la viabilidad de la computación cuántica se ha establecido en principio desde hace más de dos décadas, la aplicación práctica de la mecánica cuántica con fines computacionales es una tarea compleja. Esto se debe a que los qubits físicos, ya sea que estén basados en átomos, iones o fotones, son inherentemente inestables y susceptibles de salir de sus estados cuánticos.

La verdadera moneda en el ámbito de la computación cuántica eficaz reside en los denominados “qubits lógicos”. Se trata de paquetes de qubits físicos redundantes y con corrección de errores que pueden almacenar información para su uso en algoritmos cuánticos. La creación de qubits lógicos controlables, similares a los bits clásicos, ha planteado un desafío importante en este campo. Se ha reconocido ampliamente que las tecnologías cuánticas no pueden florecer plenamente hasta que las computadoras cuánticas puedan operar de manera confiable con qubits lógicos. Hasta la fecha, los sistemas informáticos más avanzados sólo han demostrado la utilización de uno o dos qubits lógicos y una única operación de puerta cuántica.

El equipo de Harvard, dirigido por el experto cuántico Mikhail Lukin, ha logrado un hito fundamental en la búsqueda de una computación cuántica estable y escalable. Por primera vez, han diseñado un procesador cuántico lógico programable capaz de codificar hasta 48 qubits lógicos y ejecutar cientos de operaciones de puerta lógica. Su logro representa la primera instancia de ejecución de algoritmos a gran escala en una computadora cuántica con corrección de errores, presagiando la llegada de la computación cuántica temprana tolerante a fallas.

Este avance se detalla en una publicación en la revista Nature y se logró gracias a la colaboración con investigadores del MIT y QuEra Computing, una empresa con sede en Boston fundada a partir de las innovaciones tecnológicas de Harvard. La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard celebró recientemente un acuerdo de licencia con QuEra para una cartera de patentes derivada del trabajo del grupo de Lukin.

Mikhail Lukin ve este logro como un momento potencialmente transformador, similar a los primeros días de la inteligencia artificial. Señala que, si bien persisten los desafíos, se espera que este avance acelere en gran medida el progreso hacia el desarrollo de computadoras cuánticas prácticas y a gran escala.

Este hito se basa en años de investigación sobre una arquitectura de computación cuántica conocida como matriz de átomos neutros, inicialmente iniciada en el laboratorio de Lukin y ahora en proceso de comercialización por parte de QuEra. Los componentes centrales de este sistema involucran átomos de rubidio suspendidos ultrafríos, que sirven como qubits físicos del sistema. Estos átomos pueden moverse y formar pares entrelazados en mitad del cálculo, con pares de átomos entrelazados que sirven como puertas, las unidades de poder computacional. El equipo ha demostrado previamente bajas tasas de error en sus operaciones de entrelazamiento, lo que confirma la confiabilidad de su sistema de matriz de átomos neutros.

Las implicaciones de este logro son profundas, ya que no solo acelera el desarrollo del procesamiento de información cuántica utilizando átomos neutros, sino que también abre puertas a la exploración de dispositivos qubit lógicos a gran escala, lo que podría traer beneficios transformadores tanto para la ciencia como para la sociedad.

Con su procesador cuántico lógico, los investigadores ahora pueden controlar de manera eficiente y escalable una serie completa de qubits lógicos en paralelo utilizando láseres, un enfoque más eficiente en comparación con el control de qubits físicos individuales. Los esfuerzos futuros del equipo incluyen demostrar una gama más amplia de operaciones en sus 48 qubits lógicos y configurar su sistema para una operación continua, yendo más allá del ciclo manual actual.

Este hito en la computación cuántica representa una notable fusión de ingeniería y diseño, y promete allanar el camino para futuros avances en el procesamiento de información cuántica y la realización de computadoras cuánticas con qubits con corrección de errores, que son esenciales para el desarrollo de tecnologías cuánticas más grandes y prácticas. dispositivos.

Preguntas frecuentes (FAQ) sobre el avance de la computación cuántica

¿Cuál es la importancia del avance de la computación cuántica de Harvard?

El avance de la computación cuántica de Harvard es muy significativo porque implica el desarrollo de un procesador cuántico lógico programable capaz de manejar 48 qubits lógicos y ejecutar numerosas operaciones de puerta lógica. Esto marca un posible punto de inflexión en el campo, ya que es la primera demostración de ejecución de algoritmos a gran escala en una computadora cuántica con corrección de errores.

¿Qué son los qubits lógicos y por qué son importantes en la computación cuántica?

Los qubits lógicos son paquetes de qubits físicos redundantes y con corrección de errores que pueden almacenar información para su uso en algoritmos cuánticos. Son cruciales en la computación cuántica porque brindan estabilidad y corrección de errores, lo que hace que las computadoras cuánticas sean más confiables y prácticas para aplicaciones del mundo real.

¿Quién dirigió la investigación en Harvard y cuáles son sus antecedentes?

La investigación en Harvard fue dirigida por Mikhail Lukin, profesor de física de la Universidad Joshua y Beth Friedman y codirector de la Iniciativa Cuántica de Harvard. Es un reconocido experto cuántico con amplia experiencia en el campo.

¿Cómo funciona el procesador cuántico de Harvard y cuál es su componente clave?

El procesador cuántico de Harvard se basa en una matriz de átomos neutros, que utiliza átomos de rubidio suspendidos ultrafríos como qubits físicos. Estos átomos pueden moverse y formar pares entrelazados en mitad del cálculo, sirviendo como puertas o unidades de poder computacional. El componente clave es el entrelazamiento confiable de estos átomos, que permite operaciones cuánticas con corrección de errores.

¿Cuáles son las posibles implicaciones de este avance de la computación cuántica?

Las implicaciones son profundas, ya que acelera el desarrollo del procesamiento de información cuántica y abre las puertas a dispositivos qubit lógicos a gran escala. Este avance podría traer beneficios transformadores para la ciencia y la sociedad, allanando el camino para computadoras cuánticas más prácticas y potentes.

¿Esta investigación ya se está comercializando?

Sí, la tecnología de matriz de átomos neutros desarrollada en Harvard está siendo comercializada por QuEra Computing, una empresa con sede en Boston. La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha firmado un acuerdo de licencia con QuEra para una cartera de patentes basada en estas innovaciones.

¿Qué sigue para esta investigación?

El equipo de Harvard planea demostrar una gama más amplia de operaciones en sus 48 qubits lógicos y trabajar en la configuración de su sistema para un funcionamiento continuo, yendo más allá del ciclo manual. Su objetivo es seguir avanzando en las capacidades de su procesador cuántico.

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