Las computadoras cuánticas pueden realizar cálculos basados en los principios de la mecánica cuántica y se espera que superen a las computadoras clásicas en ciertos tipos de tareas de optimización y procesamiento.
Si bien los físicos e ingenieros han demostrado varios sistemas de computación cuántica durante las últimas décadas, escalar de manera confiable estos sistemas para que puedan resolver problemas prácticos y al mismo tiempo corregir errores que surgen durante el cálculo ha sido hasta ahora un desafío.
Construir una computadora cuántica como un dispositivo único y unificado ha resultado extremadamente difícil. Estas máquinas dependen de la manipulación de millones de cúbits, las unidades básicas de la información cuántica, pero ensamblar una cantidad tan grande en un solo sistema supone un gran desafío.
Así como los pequeños bloques LEGO se unen para formar diseños más grandes y complejos, los investigadores pueden construir módulos más pequeños y de mayor calidad y luego conectarlos para formar un sistema cuántico completo.
Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign introdujeron recientemente una nueva arquitectura cuántica modular que permite el escalado tolerante a fallos, escalable y reconfigurable de procesadores cuánticos superconductores. El escalado tolerante a fallos es esencial para mantener los efectos cuánticos y las condiciones necesarias para realizar cálculos cuánticos a largo plazo.
El protocolo del cable de interconexión une bloques de qubit entre sí como si fueran ladrillos LEGO.
El sistema que proponen, presentado en un artículo publicado en la revista Nature Electronics , consta de varios módulos (es decir, dispositivos qubit superconductores) que pueden operar de forma independiente y están conectados a otros módulos a través de interconexiones y forman una red cuántica más grande.
En resumen, con estas conexiones, cada cúbit del sistema solo necesitará conectarse y listo, como si añadiéramos dispositivos periféricos a un ordenador convencional. Este tipo de cable de interconexión también reduce el error de cálculo del sistema a menos del 1 %.
“El punto de partida de esta investigación fue la comprensión actual en el campo de la computación cuántica superconductora de que necesitaríamos dividir el procesador en múltiples dispositivos independientes, un enfoque que llamamos ‘computación cuántica modular’”, describe Wolfgang Pfaff, coautor del estudio.
En los últimos años, esto se ha popularizado, e incluso empresas como IBM lo están implementando. Esta investigación podría establecer una conexión con el enfoque modular, que sea fácil de implementar en la ingeniería.
En esencia, Pfaff y sus colegas están ideando una estrategia para conectar dispositivos cuánticos y minimizar la degradación de la señal o la pérdida de potencia durante la transmisión de información cuántica entre ellos. Además, buscan poder conectar, desconectar y reconfigurar los dispositivos fácilmente.
“En términos simples, nuestro método implica el uso de un cable coaxial superconductor de alta calidad llamado resonador de bus”, explica Pfaff.
Conectan un qubit capacitivo a un cable a través de un conector personalizado, colocando el cable muy cerca (precisión sub-milimétrica) del qubit y luego de múltiples qubits si están conectados al mismo cable.
El nuevo enfoque de los investigadores para crear redes cuánticas modulares tiene ventajas significativas sobre los enfoques anteriores para escalar sistemas cuánticos.
En pruebas iniciales, descubrieron que este método les permitía conectar de forma segura dispositivos cuánticos basados en superconductores y desconectarlos posteriormente sin dañarlos, sin causar una pérdida de señal significativa en las puertas cuánticas.
“Con nuestro enfoque, creo que tenemos la oportunidad de construir sistemas cuánticos reconfigurables desde cero, con la opción de, por ejemplo, ‘conectar’ más módulos de procesador a la red de dispositivos cuánticos con el tiempo”, agregó Pfaff.
Actualmente estamos trabajando en un diseño para ver si podemos aumentar el número de elementos conectados y, así, ampliar nuestra red. También buscamos cómo compensar mejor las pérdidas del sistema y hacer que la arquitectura sea compatible con la corrección de errores cuánticos.
Fuente: https://khoahocdoisong.vn/may-tinh-luong-tu-se-duoc-xay-dung-nhu-lap-ghep-lego-post2149050243.html
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