Uno de los conceptos clave en la física cuántica es el enredo, en el que dos o más sistemas cuánticos se unen de manera tan inextricable que su estado colectivo no puede determinarse observando cada elemento individualmente. Ahora los investigadores de Yale han desarrollado un "enredo universal" quepuede vincular una variedad de partículas codificadas a pedido.
El descubrimiento representa un nuevo mecanismo poderoso con usos potenciales en computación cuántica, criptografía y comunicaciones cuánticas. La investigación está dirigida por el laboratorio de Yale de Robert Schoelkopf y aparece en la revista Naturaleza .
Los cálculos cuánticos se realizan con delicados bits de datos llamados qubits, que son propensos a errores. Para implementar la computación cuántica fiel, dicen los científicos, necesitan qubits "lógicos" cuyos errores pueden detectarse y rectificarse utilizando códigos de corrección de errores cuánticos.
"Hemos mostrado una nueva forma de crear compuertas entre qubits codificados lógicamente que eventualmente pueden corregirse con errores", dijo Schoelkopf, el Profesor Sterling de Física Aplicada y Física en Yale y director del Instituto Cuántico de Yale. "Esuna operación mucho más sofisticada que la que se realizó anteriormente "
El mecanismo de enmarañamiento se denomina puerta de SWAP exponencial. En el estudio, los investigadores demostraron la nueva tecnología al enredar determinísticamente estados codificados en cualquier configuración o código elegido, cada uno alojado en dos cavidades de microondas superconductoras 3D.
"Este enredador universal es crítico para la computación cuántica robusta", dijo Yvonne Gao, coautora principal del estudio. "Los científicos han inventado una gran cantidad de códigos de corrección de errores cuánticos eficientes en hardware, cada uno inteligentemente diseñado con características únicasque pueden explotarse para diferentes aplicaciones. Sin embargo, cada una de ellas requiere conectar un nuevo conjunto de operaciones personalizadas, lo que introduce una sobrecarga de hardware significativa y una versatilidad reducida ".
El enredador universal mitiga esta limitación al proporcionar una puerta entre los estados de entrada deseados. "Ahora podemos elegir los códigos deseados o incluso cambiarlos sobre la marcha sin tener que volver a cablear la operación", dijo el coautor Brian Lester.
El descubrimiento es solo el último paso en el trabajo de investigación cuántica de Yale. Los científicos de Yale están a la vanguardia de los esfuerzos para desarrollar las primeras computadoras cuánticas totalmente útiles y han realizado un trabajo pionero en computación cuántica con circuitos superconductores.
Los autores adicionales del estudio son Kevin Chou, Luigi Frunzio, Michel Devoret, Liang Jiang y Steven Girvin. La investigación fue apoyada por la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU.
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Materiales proporcionado por Universidad de Yale . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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