Computadora cuántica de IBM resuelve un problema intratable en 15 minutos

Un equipo de investigadores de IBM y la Universidad de Chicago anunció un hito significativo en la computación cuántica. La computadora cuántica completó un cálculo que los métodos clásicos no podían reproducir de manera práctica, utilizando 70 qubits lógicos corregidos por error. Este avance se logró en aproximadamente 15 minutos, un tiempo que destaca la capacidad de la tecnología cuántica para abordar problemas complejos.

El experimento, que se detalla en un nuevo artículo titulado "Sampling hard circuits with verifiably high fidelity", representa una de las demostraciones más grandes de computación cuántica lógica hasta la fecha. Los investigadores lograron no solo completar la tarea, sino también proporcionar evidencia estadística de la fiabilidad del resultado, un aspecto crucial en el ámbito de la computación cuántica.

La metodología utilizada en el experimento se basa en una nueva forma de circuito cuántico codificado, lo que permitió alcanzar ambos objetivos: realizar un cálculo más allá del alcance práctico de las técnicas clásicas y validar el resultado obtenido. La disponibilidad pública de los circuitos y resultados experimentales a través del Quantum Advantage Tracker facilita el acceso a esta información.

Un desafío persistente en la computación cuántica es la verificación de los resultados. Los investigadores emplearon un enfoque alternativo al método estándar de muestreo de circuitos aleatorios (RCS), que se utiliza para determinar si las computadoras cuánticas pueden superar a las convencionales. Este nuevo método mantiene los criterios de dificultad computacional asociados con el RCS, pero permite detectar errores durante el cálculo cuántico.

El profesor asociado de la Universidad de Chicago, Bill Fefferman, destacó que "la verificación sigue siendo uno de los mayores desafíos para establecer firmemente la ventaja cuántica experimental". Este experimento desarrolló técnicas para caracterizar mejor la fidelidad de los estados cuánticos difíciles bajo ruido, aumentando la confianza en que la computadora cuántica está resolviendo un problema computacionalmente difícil.

Además, el estudiante de doctorado Soumik Ghosh enfatizó que las mejoras en la verificación podrían desbloquear aplicaciones prácticas para la próxima generación de computadoras cuánticas. En el experimento, se llevaron a cabo 2,415 operaciones lógicas de dos qubits y 468 puertas lógicas "T", lo que refleja la complejidad del circuito cuántico.

La operación de 70 qubits lógicos es uno de los mayores ejemplos conocidos de corrección de errores cuánticos. Los qubits lógicos se codifican para proteger la información cuántica de errores y ruido, lo que permitió que las tasas de error lógico fueran diez veces más bajas que las tasas de error físico subyacentes.

El director de IBM Research, Jay Gambetta, afirmó: "Estamos firmemente en la era de la ventaja cuántica". Este hito proporciona a científicos, desarrolladores y empresas una nueva base para confiar en las computadoras cuánticas a medida que se escalan para resolver problemas mucho más allá de lo que se puede lograr clásicamente.

La combinación de una computación cuántica a gran escala con un método para evaluar la fiabilidad de un cálculo que ya está más allá de la simulación clásica práctica representa un avance significativo hacia computadoras cuánticas más grandes y confiables. La corrección de errores y la verificación confiable son esenciales para escalar las computadoras cuánticas hacia problemas más difíciles, haciendo de esta demostración un paso importante hacia ese objetivo.