By kenna hughes-castleberry publicado el 12 de enero de 2024
El “Journal Club” de IQT es una serie de artículos semanales que analiza un artículo de investigación reciente sobre tecnología cuántica y analiza sus impactos en el ecosistema cuántico. Este artículo analiza un artículo reciente publicado en Resultados en Física por investigadores de varios institutos de Medio Oriente que analizan computadoras cuánticas superconductoras con puertas entrelazadas de dos qubits.
Si bien se están desarrollando muchos tipos diferentes de computadoras cuánticas, las computadoras cuánticas superconductoras son de particular interés para muchas empresas debido a sus ventajas previstas de escalabilidad, mayor fidelidad y tiempos de coherencia más largos. Las computadoras cuánticas superconductoras utilizan circuitos hechos de materiales superconductores para crear qubits. Estos qubits pueden existir en un estado de 0, 1 o cualquier superposición cuántica de estos estados, lo que les permite realizar cálculos complejos de manera mucho más eficiente que las computadoras clásicas en ciertos escenarios.
Para comprender mejor la mecánica de la construcción de una computadora cuántica superconductora, los investigadores Muhammad AbuGhanem y Hichem Eleuch, cuyas asociaciones pertenecen a varios institutos de Oriente Medio, presentaron un análisis exhaustivo de una puerta entrelazada de dos qubits, denominada puerta Dagwood Bumstead (DB), en el contexto de ruido cuántico de escala intermedia (NISQ) ordenadores. "Dagwood Bumstead" se refiere a un personaje de dibujos animados estadounidense. Los investigadores publicaron sus hallazgos en Resultados en Física.
Una inmersión en las puertas entrelazadas de dos Qubits
Estas computadoras, particularmente aquellas basadas en qubits superconductores, han mostrado un rendimiento superior en comparación con los esquemas informáticos clásicos. Sin embargo, se enfrentan a importantes desafíos debido a errores en las puertas entrelazadas de dos qubits, que son cruciales para crear los estados entrelazados necesarios para la computación cuántica.
En este estudio se investiga la puerta DB por su potencial para ejecutar algoritmos complejos en computadoras cuánticas, especialmente aquellas que utilizan qubits superconductores. La puerta se realizó utilizando dos qubits superconductores Josephson acoplados capacitivamente basándose en una configuración experimental de un estudio anterior. Los investigadores llevaron a cabo una caracterización detallada de la puerta DB utilizando tomografía de proceso cuántico (QPT) y tomografía de estado cuántico (QST) en varios entornos: silencioso, ruidoso y en un entorno real. IBM computadora cuántica.
El rendimiento de la puerta DB se evaluó a través de estos experimentos de tomografía, revelando una fidelidad de puerta promedio de 0.85450, con una fidelidad del proceso medida en 0.8069705 y una fidelidad del estado en 0.8858750. Estos resultados son importantes ya que ofrecen información sobre la funcionalidad de la puerta en diferentes entornos cuánticos, destacando los desafíos y el potencial de la puerta DB en dispositivos NISQ.
Los impactos en los Qubits superconductores
Este estudio es fundamental para comprender las limitaciones y capacidades de los dispositivos NISQ, particularmente en el ámbito de los qubits superconductores. Los hallazgos subrayan la importancia de abordar los errores en las puertas entrelazadas de dos qubits para explotar plenamente el poder computacional de las computadoras cuánticas. La implementación y el análisis exitosos de la puerta DB representan un paso adelante en el desarrollo de arquitecturas de computación cuántica escalables, lo que podría conducir a cálculos cuánticos más eficientes que superen los métodos clásicos para resolver problemas complejos.
Al avanzar en la comprensión y el rendimiento de las puertas entrelazadas de dos qubits, este trabajo contribuye a abordar uno de los principales obstáculos en el desarrollo de computadoras cuánticas confiables. Las puertas mejoradas de dos qubits mejoran directamente la fidelidad y escalabilidad de los sistemas de computación cuántica, lo cual es crucial para la transición de los dispositivos NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) actuales a computadoras cuánticas más avanzadas y resistentes a errores. Este progreso puede acelerar las aplicaciones prácticas de la computación cuántica en diversas industrias, incluidas las farmacéuticas para el descubrimiento de fármacos, las financieras para optimizaciones complejas y la ciberseguridad para métodos de cifrado avanzados. Además, la mayor confiabilidad de los cálculos cuánticos resultantes de dicha investigación podría atraer mayores inversiones y colaboraciones en la industria cuántica, impulsando aún más el desarrollo de tecnologías cuánticas. En esencia, los hallazgos del artículo son un avance técnico y un paso fundamental que podría estimular un crecimiento y una innovación significativos en el sector de la computación cuántica.
Kenna Hughes-Castleberry es la editora gerente de Inside Quantum Technology y la comunicadora científica de JILA (una asociación entre la Universidad de Colorado Boulder y el NIST). Sus temas de escritura incluyen tecnología profunda, computación cuántica e inteligencia artificial. Su trabajo ha aparecido en Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica y más.
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- Fuente: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-look-at-two-qubit-entangling-gates-for-superconducting-quantum-computers/
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