Físicos Desarrollan Algoritmo para Realizar Cálculos Cuánticos más Eficientes

La computación cuántica es una de las herramientas más poderosas disponibles para la sociedad, con el potencial de resolver muchos de los problemas extremadamente complejos que los ordenadores clásicos no pueden manejar. Sin embargo, para lograr los ordenadores cuánticos más potentes, es necesario aumentar la eficiencia.

Los físicos cuánticos de la Universidad de Sussex están abordando este problema de eficiencia. Han creado un nuevo algoritmo que puede aumentar la velocidad de la tasa de cálculos en los ordenadores cuánticos que actualmente se están desarrollando. El algoritmo proporciona una nueva forma de enrutamiento de los iones alrededor del ordenador cuántico, lo que aumenta la eficiencia de los cálculos.

El algoritmo de ‘enrutamiento’ se detalló en el artículo de investigación titulado “Enrutamiento de Qubits Eficiente para un Ordenador Cuántico de Iones Atrapados Conectado Globalmente“, que se publicó en la revista Tecnologías Cuánticas Avanzadas.

El equipo estuvo liderado por el profesor Winfried Hensinger e incluyó a Mark Webber, el Dr. Steven Haerbert y el Dr. Sebastian Weidt.

Hensinger y Webber han lanzado recientemente su propia empresa, Universal Quantum. Tiene como objetivo construir el primer ordenador cuántico a gran escala, y varios inversores de tecnología de alto nivel han expresado interés.

Algoritmo de Enrutamiento

El algoritmo de enrutamiento funciona regulando el tráfico en un ordenador cuántico, lo que permite que los qubits sean transportados físicamente a largas distancias. Esto permite que los qubits interactúen con otros, y los datos pueden moverse de manera eficiente dentro del ordenador cuántico sin atascos.

Uno de los aspectos fundamentales de los ordenadores cuánticos es el qubit, o bit cuántico, que se utiliza para procesar información. El equipo analizó primero un ordenador cuántico de ‘iones atrapados’, que consiste en microchips de silicio con átomos cargados. Estos átomos cargados, o iones, flotan sobre la superficie del microchip, y se utilizan para almacenar datos. Cada ion puede contener un qubit de información.

Para realizar cálculos en este tipo de ordenador cuántico, los iones necesitan ser movidos. La potencia del ordenador cuántico depende de lo rápido y eficientemente que esto pueda ocurrir.

Superconductores vs Iones Atrapados

Hay dos dispositivos principales que se utilizan en el campo de la computación cuántica: dispositivos superconductores y dispositivos de iones atrapados.

Los dispositivos superconductores son utilizados por algunas de las grandes empresas como IBM y Google (GOOGL ), mientras que los dispositivos de iones atrapados son utilizados por el equipo de la Universidad de Sussex y otras empresas.

Los ordenadores cuánticos superconductores confían en qubits estacionarios, y la mayoría de las veces solo pueden interactuar con qubits que están justo al lado. Para que se produzcan cálculos entre qubits que no están directamente uno al lado del otro, es necesario que haya comunicación a través de una cadena de qubits adyacentes.

A medida que la información se mueve de un qubit a otro y así sucesivamente, se vuelve más corrupta cuanto más larga es la cadena. Debido a esto, los ordenadores cuánticos superconductores son vistos por el equipo como tener una potencia de cálculo limitada.

Debido a estas limitaciones, el equipo optó por desarrollar un nuevo algoritmo de enrutamiento para la arquitectura de iones atrapados. El método actual para medir la potencia de cálculo de los ordenadores cuánticos de corto plazo es el ‘Volumen Cuántico’, que el equipo pudo utilizar para comparar su modelo con los superconductores.

El equipo encontró que su modelo de iones atrapados fue más consistente y funcionó mejor que el de los qubits superconductores, y esto se debió a que su algoritmo permitió que los qubits interactuaran directamente con más qubits. Este método produce una potencia de cálculo esperada más alta.

“Ahora podemos predecir la potencia de cálculo de los ordenadores cuánticos que estamos construyendo. Nuestro estudio indicó una ventaja fundamental para los dispositivos de iones atrapados, y el nuevo algoritmo de enrutamiento nos permitirá maximizar el rendimiento de los primeros ordenadores cuánticos”, dijo Webber.

Según Hensinger, “En efecto, este trabajo es otro paso hacia la construcción de ordenadores cuánticos prácticos que puedan resolver problemas del mundo real”.