Científicos logran un avance significativo en la puerta de computación cuántica, alcanzando fidelidades superiores

En una colaboración entre el Centro RIKEN y Toshiba, se ha logrado un avance significativo en la computación cuántica con la creación de una puerta cuántica basada en un acoplador de doble transmón (DTC).

Este desarrollo, publicado en Physical Review X, logra una fidelidad operativa de 99.92% en puertas de dos cúbits (CZ) y de 99.98% en puertas de un cúbit, acercando a la comunidad científica a la computación cuántica sin errores.

El innovador DTC se compone de dos cúbits transmon de frecuencia fija, interconectados mediante un bucle que incluye una unión Josephson adicional. Esta configuración es clave para minimizar interacciones no deseadas entre cúbits, como la interacción ZZ, permitiendo realizar operaciones cuánticas de alta fidelidad incluso en cúbits con grandes desafinaciones. Alcanzar altas tasas de fidelidad es crucial para reducir los errores en los cálculos cuánticos, incrementando la fiabilidad de los actuales dispositivos NISQ (noisy intermediate-scale quantum) y facilitando el progreso hacia sistemas de corrección de errores cuánticos.

El equipo utilizó técnicas de aprendizaje por refuerzo para optimizar el diseño de la puerta, logrando un equilibrio entre los errores de fuga y la decoherencia. Las pruebas mostraron que una duración de 48 nanosegundos era ideal, obteniendo algunas de las fidelidades más altas registradas en esta área.

“Al reducir las tasas de error en las puertas cuánticas, hemos hecho posible cálculos cuánticos más fiables y precisos. Esto es especialmente importante para el desarrollo de ordenadores cuánticos tolerantes a fallos, que son el futuro de la computación cuántica”, declaró Yasunobu Nakamura, director del Centro RIKEN. Además, Nakamura resaltó la adaptabilidad del diseño del DTC, que facilita su integración en procesadores cuánticos modernos y futuros.

Este progreso es un paso crucial hacia una computación cuántica escalable y precisa, con un gran potencial para mejorar el rendimiento de los procesadores cuánticos superconductores. El equipo ahora busca reducir aún más la duración de las puertas para minimizar errores incoherentes y continuar perfeccionando esta tecnología.