Microsoft quiere llegar la primera a la corrección de errores en los ordenadores cuánticos. Y lo está logrando

Algunos expertos creen que todo el esfuerzo que se está llevando a cabo en el ámbito de la computación cuántica no va a ninguna parte. Uno de los miembros de la comunidad científica más críticos con los ordenadores cuánticos es el matemático israelí Gil Kalai, profesor en la Universidad de Yale. Según este investigador el incremento del número de estados de los sistemas cuánticos y de su complejidad provocará que acaben comportándose como los ordenadores clásicos, por lo que la superioridad de los primeros acabará evaporándose.

Hace apenas un mes publicamos un artículo en el que os contamos que un estudio reciente liderado por el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) arroja dudas acerca de la mitigación de errores El principal problema al que se enfrentan los ordenadores cuánticos en el ámbito de la corrección de errores es el ruido, entendido como las perturbaciones que pueden alterar el estado interno de los cúbits e introducir errores de cálculo.

La estrategia por la que están optando muchos de los grupos de investigación que están involucrados en el desarrollo de los ordenadores cuánticos consiste en monitorizar las operaciones que llevan a cabo los cúbits para identificar errores en tiempo real y corregirlos. El problema es que desde un punto de vista práctico esta estrategia es muy desafiante. No obstante, hay un camino alternativo. Se conoce como ‘mitigación de errores’, y, muy a grandes rasgos, en vez de monitorizar en tiempo real qué sucede en los cúbits permite que lleven a cabo sus cálculos aunque tengan errores y solo al final del proceso se infiere cuál es el resultado correcto.

Microsoft ha dado un paso hacia delante muy importante

El estudio del MIT ha demostrado que las técnicas de mitigación de errores cuánticos se vuelven más ineficientes a medida que se incrementa la complejidad de la máquina cuántica. Cuantos más cúbits tenga el prototipo de ordenador cuántico más probable será que adolezca de una mayor tasa de errores. Por esta razón estos científicos defienden que la mitigación de errores no es una solución viable a largo plazo si queremos implementar una estrategia de corrección de errores completa.

Afortunadamente, no está todo perdido. Un grupo de investigación en computación cuántica australiano, otro holandés y un tercer equipo japonés han publicado en Nature otros tantos artículos científicos en los que explican con todo detalle el procedimiento que han utilizado para poner a punto cúbits superconductores que tienen una precisión superior al 99%. Pero lo mejor de todo es que cuando los errores son tan poco frecuentes es mucho más fácil corregirlos. Y, además, tenemos el hito que acaba de alcanzar Microsoft en colaboración con la empresa de ordenadores cuánticos Atom Computing.

A principios de esta semana varios ingenieros de la compañía de Redmond hicieron una demostración de ejecución de operaciones lógicas con un ordenador cuántico fabricado por la compañía Quantinuum (que emplea cúbits con iones atrapados) utilizando la mayor cantidad de cúbits dotados de corrección de errores hasta la fecha. «Desde abril hemos conseguido triplicar el número de cúbits lógicos, así que estamos acelerando hacia el hito que nos llevará a tener cien cúbits lógicos», explica Krysta Svore, una de las ingenieras de Microsoft.

No cabe duda de que es una gran noticia. Los cúbits lógicos representan una forma de superar la dificultad que conlleva la utilización de cúbits hardware o físicos, que son extremadamente sensibles al ruido, y, por tanto, propensos a cometer errores. Cada cúbit lógico se construye de forma abstracta sobre varios cúbits físicos o de hardware, de manera que un único cúbit lógico codifica un solo cúbit de información cuántica, pero con redundancia. Precisamente es esta redundancia la que permite detectar y corregir los errores que están presentes en los cúbits físicos.

Microsoft no está sola en este proyecto. Como he mencionado unas líneas más arriba, cuenta con la complicidad de Atom Computing, que es una empresa especializada en la puesta a punto de ordenadores cuánticos con cúbits de átomos neutros. Esta última compañía ya tiene listo hardware con más de 1.000 cúbits físicos. Como hemos visto son necesarios varios cúbits hardware para poner a punto un único cúbit lógico, pero cada vez son necesarios menos cúbits físicos para obtener un cúbit lógico robusto.

Precisamente esta es la estrategia en la que están trabajando Microsoft, Atom Computing y muchas otras compañías y grupos de investigación. Raj Hadra, el director general de la compañía Quantinuum, sostiene que la corrección de errores total llegará a finales de esta década y no a mediados de la próxima, como vaticinaron algunos expertos hace apenas un par de años. Ojalá esté en lo cierto. Por el bien de todos. Ojalá.

Imagen | IBM

Más información | Ars Technica

En Xataka | Ya rozamos la internet cuántica con la punta de los dedos. Este experimento alemán es un exitazo