En los últimos años, se ha logrado un progreso considerable en el desarrollo de una computadora cuántica, que promete resolver problemas de manera mucho más eficiente que una computadora clásica. Los físicos ahora pueden realizar los componentes básicos, los bits cuánticos qubits en un laboratorio, contrólelos y úselos para cálculos simples. Para una aplicación práctica, una clase particular de computadoras cuánticas, la llamada computadora cuántica adiabática, recientemente ha generado mucho interés entre los investigadores y la industria.resolver problemas de optimización del mundo real que las computadoras convencionales no pueden resolver.
Todos los enfoques actuales para la computación cuántica adiabática enfrentan el mismo desafío: el problema está codificado en la interacción entre qubits; para codificar un problema genérico, es necesaria una conectividad total, pero la localidad de los bits cuánticos físicos limita elinteracciones disponibles. "El lenguaje de programación de estos sistemas es la interacción individual entre cada qubit físico. La entrada posible está determinada por el hardware. Esto significa que todos estos enfoques enfrentan un desafío fundamental cuando se trata de construir una computadora cuántica totalmente programable", explicaWolfgang Lechner, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica IQOQI de la Academia de Ciencias de Austria en Innsbruck.
computadora cuántica totalmente programable
Los físicos teóricos Wolfang Lechner, Philipp Hauke y Peter Zoller ahora han propuesto un enfoque completamente nuevo. El trío, que trabaja en la Universidad de Innsbruck y el IQOQI, sugiere superar los desafíos separando el qubit lógico de la implementación física. Cada qubit físicocorresponde a un par de qubits lógicos y puede ser sintonizado por campos locales. Estos podrían ser campos eléctricos cuando se trata de átomos e iones o campos magnéticos en qubits superconductores. "Cualquier problema de optimización genérico puede programarse completamente a través de los campos", explica co-El autor Philipp Hauke, del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck, Austria, "al usar este enfoque no solo estamos evitando las limitaciones que plantea el hardware, sino que también hacemos que la implementación tecnológica sea escalable".
tolerancia a fallos integrada
Debido al mayor número de grados de libertad, que también podría conducir a soluciones no físicas, los físicos organizan los qubits de manera que cuatro qubits físicos interactúen localmente ". De esta manera garantizamos que solo son posibles soluciones físicas,"explica Wolfgang Lechner. La solución del problema está codificada de forma redundante en los qubits." Con esta redundancia, nuestro modelo también tiene una alta tolerancia a fallas ", dice Lechner. La nueva arquitectura puede realizarse en varias plataformas que van desde circuitos superconductores hasta ultrafríosgases en redes ópticas. "Nuestro enfoque permite la aplicación de tecnologías que hasta ahora no eran adecuadas para la optimización cuántica adiabática", dice el físico. Lechner, Hauke y Zoller han introducido este nuevo modelo en la revista Avances científicos . La comunidad científica también ha expresado un gran interés en el nuevo modelo. Peter Zoller está convencido: "El paso de las calculadoras mecánicas a las computadoras totalmente programables comenzó la era de la tecnología de la información hace 80 años. Hoy nos acercamos a la era de la información cuántica"."
Este año se presentó una patente para la nueva arquitectura de la computadora cuántica. Los científicos cuentan con el apoyo financiero del Fondo de Ciencia de Austria FWF y el Consejo Europeo de Investigación ERC, entre otros.
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Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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