Avance en corrección de errores cuánticos acerca la supremacía cuántica

Se alcanza un hito crucial en la computación cuántica

En un desarrollo revolucionario que podría acelerar la línea de tiempo para la computación cuántica práctica, investigadores de la Universidad de Harvard, el MIT y QuEra Computing han logrado un avance en la corrección de errores cuánticos que acerca los sistemas cuánticos tolerantes a fallos. Publicado en la prestigiosa revista Nature, la investigación demuestra un sistema capaz de detectar y eliminar errores por debajo del umbral crítico necesario para los cálculos cuánticos escalables.

El avance técnico

El equipo ejecutó con éxito algoritmos cuánticos complejos y corregidos en 48 qubits lógicos, muy por encima de demostraciones anteriores que típicamente involucraban solo 1-3 qubits lógicos. Utilizando un sistema avanzado de computación cuántica de átomos neutros con 448 qubits físicos, crearon qubits lógicos con una distancia de código de 7, permitiendo la detección y corrección de errores aleatorios durante operaciones de puertas lógicas entrelazadas.

'Esto representa la plataforma cuántica más avanzada hasta la fecha y proporciona una base científica para computadoras cuánticas prácticas a gran escala,' dijo uno de los investigadores principales de Harvard. 'Hemos demostrado que podemos suprimir errores por debajo del punto en el que añadir más qubits reduce los errores en lugar de aumentarlos—este es el umbral que hemos perseguido durante décadas.'

Impacto en la industria y desarrollos paralelos

Simultáneamente, IBM anunció su propio hito en corrección de errores cuánticos, con una aceleración de 10x en la decodificación de corrección de errores cuánticos—un año antes de lo previsto. La compañía reveló su sistema de corrección de errores cuánticos basado en FPGA que decodifica errores en menos de 480 nanosegundos, muy por debajo del ciclo de corrección de errores de 1 microsegundo necesario para aplicaciones prácticas.

La Conferencia de Desarrolladores Cuánticos de IBM presentó dos nuevos procesadores: el IBM Quantum Nighthawk con 120 qubits y una topología cuadrada que permite circuitos un 30% más complejos, y el IBM Quantum Loon, un procesador experimental que demuestra todos los componentes clave necesarios para la computación cuántica tolerante a fallos.

'Nuestro objetivo es la ventaja cuántica para 2026 y la computación cuántica tolerante a fallos para 2029,' declaró un portavoz de IBM. 'Nuestra solución FPGA funciona un orden de magnitud mejor que los enfoques basados en GPU y utiliza hardware disponible comercialmente, haciéndola más accesible para su implementación práctica.'

Camino hacia la ventaja cuántica escalable

La corrección de errores cuánticos (QEC) ha sido el desafío fundamental que ha impedido a las computadoras cuánticas alcanzar su pleno potencial. A diferencia de los bits clásicos que existen como 0 o 1, los bits cuánticos (qubits) pueden existir en estados de superposición, lo que los hace extremadamente sensibles al ruido ambiental y la decoherencia. Según Wikipedia, la QEC abarca técnicas utilizadas en la memoria cuántica y la computación cuántica para proteger la información cuántica de errores causados por la decoherencia y otras fuentes de ruido cuántico.

La colaboración Harvard-MIT-QuEra utilizó una arquitectura integrada que combina entrelazamiento físico, entrelazamiento lógico y técnicas de teletransporte cuántico. Su sistema de control paralelo reduce significativamente la sobrecarga de control, abordando uno de los grandes desafíos de escalabilidad en la computación cuántica.

Aplicaciones futuras e implicaciones

El avance tiene implicaciones significativas para múltiples industrias. Las computadoras cuánticas tolerantes a fallos podrían revolucionar áreas como:

• Descubrimiento de fármacos y simulación molecular
• Criptografía y ciberseguridad
• Modelado financiero y optimización
• Ciencia de materiales y desarrollo de baterías
• Inteligencia artificial y aprendizaje automático

Ambos grupos de investigación enfatizan que, aunque persisten desafíos técnicos para alcanzar los millones de qubits necesarios para la ventaja cuántica completa, este avance proporciona un camino claro hacia adelante. La investigación dirigida por Harvard se realizó con financiación federal de múltiples agencias, mientras que IBM colabora con socios de investigación para crear una organización comunitaria abierta para rastrear investigaciones sobre ventaja cuántica.

La convergencia de estos desarrollos sugiere que la industria de la computación cuántica se acerca a un punto de inflexión. Como señaló un analista de la industria: 'Estamos avanzando más allá de la era del quantum de escala intermedia ruidosa (NISQ) hacia sistemas más confiables y corregidos que pueden ofrecer soluciones prácticas dentro de esta década.'

Con grupos de investigación tanto académicos como corporativos logrando avances simultáneamente, la carrera hacia la ventaja cuántica escalable parece estar acelerándose, lo que podría traer un poder de cómputo transformador para resolver problemas previamente insolubles.