- La tasa de error del procesador Willow de Google se ha reducido en un 40%, con una fidelidad lógica del 99.99%.
- La técnica de cultivo de estados mágicos puede generar estados cuánticos de alta precisión, cruciales para la computación cuántica.
- Los investigadores demostraron que los estados cuánticos pueden transferirse entre diferentes métodos de corrección de errores.
- Google reconoce que aún necesita demostrar la efectividad de la técnica de cultivo a mayor escala.
Google anunció recientemente que su procesador Willow ha mostrado una reducción de la tasa de error en un 40% al preparar estados cuánticos específicos, un avance que ayuda a abordar uno de los principales cuellos de botella en la computación cuántica práctica. Esta técnica, conocida como "cultivo de estados mágicos", alcanza una fidelidad lógica del 99.99%, permitiendo la generación de estados cuánticos de alta precisión necesarios para realizar cálculos complejos. Estos estados son fundamentales para construir computadoras cuánticas robustas con corrección de errores. Sin embargo, la generación de estos estados mágicos ha sido un desafío importante durante mucho tiempo. Estos estados son esenciales para llevar a cabo cálculos cuánticos complejos, pero generarlos con una tasa de error suficientemente baja requiere enormes recursos computacionales.
Algunas estimaciones sugieren que hasta el 95% de la capacidad de una computadora cuántica podría destinarse a generar estos estados, dejando relativamente poco espacio para el cálculo real. El problema radica en que cada estado mágico solo puede utilizarse una vez, lo que significa que la computadora cuántica debe generar continuamente nuevos estados para realizar operaciones. El último experimento de Google mostró un método capaz de reducir esta carga de recursos.
Técnica de cultivo de estados mágicos
En 2024, los investigadores de inteligencia artificial cuántica de Google, Craig Gidney, Noah Shutty y Cody Jones, desarrollaron la técnica de cultivo de estados mágicos y mejoraron métodos teóricos anteriores. Este método es similar a un filtro, donde los investigadores introducen estados cuánticos con errores en pequeñas áreas del procesador y realizan una serie de mediciones cuidadosamente coordinadas para identificar problemas. Los intentos que no superan la verificación son descartados, mientras que los que pasan generan estados cuánticos más puros. Estos estados pueden luego ampliarse a formas más grandes adecuadas para operaciones cuánticas más complejas.
Aunque el método muestra perspectivas prometedoras en teoría, demostrarlo en hardware cuántico real requiere varias mejoras de ingeniería. En experimentos iniciales, la investigadora de Google, Emma Rosenfeld, se encontró con resultados de medición inesperados. Después de varios meses de pruebas y simulaciones, el equipo rastreó el problema hasta el ruido causado por el desplazamiento de equipos eléctricos y cambios en la temperatura del laboratorio, lo que afectó la precisión de los métodos de medición existentes del equipo. Los investigadores abordaron esto mejorando el control del procesador y desarrollando una nueva técnica de referencia que utiliza el propio proceso de cultivo para evaluar los resultados.
Estos cambios ayudaron al procesador Willow a lograr una reducción de la tasa de error en un 40%, y en comparación con estados cuánticos no cultivados, el experimento también generó estados T lógicos, reportando una fidelidad del 99.99%.
Transferencia de estados cuánticos
Además de reducir la tasa de error, los investigadores de Google también demostraron que los estados cuánticos purificados pueden transferirse entre dos métodos diferentes de corrección de errores. El equipo transfirió estados desde un código de color de distancia 3 a un código de superficie de distancia 5. Estos son dos métodos de organización de información cuántica para detectar y corregir errores, donde la distancia indica el nivel de protección del código contra ciertos errores. Este proceso, conocido como "acoplamiento", muestra que los estados cuidadosamente preparados pueden transitar con éxito entre estos dos métodos en hardware real. Este resultado es muy importante, ya que las futuras computadoras cuánticas pueden necesitar combinar diferentes técnicas de corrección de errores para ejecutar cálculos de manera confiable, al tiempo que limitan las demandas de hardware.
Sin embargo, esta demostración no significa que Google haya eliminado el cuello de botella de los estados mágicos o que haya establecido una computadora cuántica tolerante a fallos práctica. La compañía reconoce que la técnica de cultivo aún necesita ser probada a mayor escala para respaldar aplicaciones cuánticas útiles. La investigación fue publicada en la revista Science.
Cómo Google aborda los cuellos de botella en la computación cuántica
El último avance de Google en el campo de la computación cuántica demuestra que la técnica de cultivo de estados mágicos puede reducir significativamente la tasa de error, lo cual es crucial para la viabilidad de las computadoras cuánticas. Uno de los desafíos de la computación cuántica es generar estados cuánticos de alta precisión, y la implementación exitosa de esta técnica podría hacer que las computadoras cuánticas sean más eficientes al resolver problemas de cálculo complejos. Además, la capacidad de transferir estados cuánticos entre diferentes técnicas de corrección de errores proporciona mayor flexibilidad y confiabilidad para las futuras computadoras cuánticas. No obstante, Google aún necesita validar más esta técnica a gran escala para lograr una computación cuántica tolerante a fallos.