Investigadores del proyecto financiado por DARPA, ONISQ, crean el primer circuito cuántico con bits cuánticos lógicos, revolucionando la informática cuántica.
Un equipo de científicos de la Universidad de Harvard, trabajando en un proyecto respaldado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), ha anunciado un avance significativo en el campo de la informática cuántica.
Los investigadores del programa Optimización con Cuántica Intermedia Ruidosa (ONISQ) afirman haber logrado la creación del primer circuito cuántico en el mundo que utiliza bits cuánticos lógicos, conocidos como qubits. Este logro marca un hito importante hacia la computación cuántica tolerante a fallos y promete transformar el diseño de procesadores informáticos cuánticos.
El programa ONISQ, establecido en 2020, tiene como objetivo superar las capacidades de las supercomputadoras tradicionales en la resolución de problemas de optimización combinatoria, una categoría desafiante de problemas relevantes tanto en el ámbito de la defensa como en el comercial.
DARPA describe el programa ONISQ como un esfuerzo que busca aprovechar el procesamiento de información cuántica antes de que las computadoras cuánticas completamente tolerantes a fallos sean una realidad. Esto implica la combinación de dispositivos cuánticos de tamaño intermedio con sistemas clásicos para abordar problemas complejos de optimización combinatoria.
En el inicio de 2020, DARPA otorgó un contrato de 6.3 millones de dólares a ColdQuanta, una empresa de computación cuántica con sede en Colorado, para liderar el proyecto ONISQ. Posteriormente, en noviembre de 2023, ColdQuanta cambió su nombre a Infleqtion, centrándose en productos comerciales de computación cuántica.
El reciente avance en la computación cuántica se atribuye a la colaboración de investigadores de prestigiosas instituciones como Harvard, el MIT, QuEra Computing, Caltech y Princeton. El Dr. Mikhail Lukin, codirector de la Iniciativa Cuántica de Harvard y profesor de física, lideró el equipo de investigación.
El enfoque de ONISQ se centró en los qubits Rydberg, un tipo de qubits físicos no lógicos. Gracias a este esfuerzo colaborativo, se lograron desarrollar técnicas para crear qubits lógicos con corrección de errores a partir de estos qubits Rydberg “ruidosos”, marcando un hito en el camino hacia la computación cuántica avanzada.
Científicos de Harvard Logran Avance Histórico en Computación Cuántica con Creación de Qubits Lógicos
Los qubits lógicos se vuelven fundamentales en la computación cuántica tolerante a errores, al mantener su estado cuántico incluso en situaciones de fallo, lo que garantiza su confiabilidad en la resolución de problemas complejos.
El laboratorio de Harvard ha alcanzado un logro sobresaliente al construir exitosamente circuitos cuánticos compuestos por aproximadamente 48 qubits lógicos de Rydberg, el conjunto más grande de qubits lógicos jamás creado.
La característica homogénea de los qubits Rydberg, donde cada uno se comporta de manera idéntica, representa una ventaja significativa en comparación con otros tipos de qubits, como los superconductores, que son únicos y no intercambiables. Esta uniformidad facilita su escalabilidad y manipulación mediante láseres en un circuito cuántico.
El Dr. Mukund Vengalattore, director del programa ONISQ en la Oficina de Ciencias de la Defensa de DARPA, ha destacado la trascendencia de este descubrimiento. Según él, “los qubits de Rydberg poseen la ventaja de ser homogéneos en sus propiedades, lo que significa que cada qubit es indistinguible en su comportamiento. Esto se diferencia de otras plataformas, como los qubits superconductores, donde cada qubit es único y no intercambiable.”
Además, el Dr. Vengalattore señala que los qubits Rydberg pueden reconfigurarse dinámicamente y ser transportados a través del circuito cuántico mediante pinzas láser, lo que permite operaciones sin limitaciones en procesos secuenciales. Este avance abre nuevas posibilidades en el diseño de procesadores de computación cuántica escalables.
El Dr. Guido Zuccarello, asesor técnico del programa ONISQ, elogió la iniciativa exploratoria de DARPA, resaltando su papel fundamental en liberar el potencial de los qubits Rydberg en la computación cuántica. “Si alguien hubiera predicho hace tres años que los átomos neutros de Rydberg podrían funcionar como qubits lógicos, nadie lo habría creído.
Es la forma en que DARPA apuesta por el potencial de estos qubits menos explorados junto a los iones y circuitos superconductores más estudiados”, afirmó Zuccarello. Como programa de exploración, ONISQ brindó a los investigadores la libertad de explorar aplicaciones únicas más allá del enfoque de optimización. El equipo de Harvard aprovechó al máximo el potencial de los qubits Rydberg, convirtiéndolos en qubits lógicos, un descubrimiento de gran relevancia en el campo de la computación cuántica.
Científicos de Harvard Abren la Puerta a la Era de la Computación Cuántica con Qubits Lógicos
A pesar de que se requieren más de 48 qubits lógicos para abordar los desafíos de la computación cuántica, este avance marca un hito en la creación de procesadores lógicos a gran escala.
Este logro desafía la creencia tradicional de que se necesitan millones de qubits físicos para la computación cuántica tolerante a fallos, ya que los circuitos cuánticos reconfigurables dinámicamente pueden reducir significativamente esa cifra.
DARPA atribuye este progreso a casi dos décadas de compromiso con la investigación cuántica y la convergencia de la detección cuántica y la ciencia de la información cuántica.
El Dr. Mukund Vengalattore, director del programa ONISQ de DARPA, señala que los investigadores de ONISQ utilizaron una “rica caja de herramientas de conocimientos cuánticos” desarrollada a través de múltiples programas de DARPA.
Los detalles técnicos de este avance se detallan en un artículo publicado en la revista Nature, proporcionando una visión del futuro de la computación cuántica.
Este avance tecnológico promete un cambio de paradigma en la capacidad de procesamiento, desde la criptografía hasta la ciencia de los materiales y más allá, transformando el mundo de manera profunda.
Los expertos anticipan que la computación cuántica impactará todas las áreas de la sociedad, modificando industrias, economías y la vida cotidiana, marcando una nueva era en el progreso tecnológico humano.
El Dr. Vengalattore enfatiza que este descubrimiento es un paso más hacia la realización de la computación cuántica y otras áreas de la tecnología cuántica, destacando su potencial transformador.
Los qubits lógicos de Rydberg marcan un avance crucial en la computación cuántica. A diferencia de otros tipos de qubits, los de Rydberg son homogéneos y fácilmente reconfigurables, permitiendo la construcción de circuitos cuánticos más estables y escalables. Este desarrollo promete un avance significativo hacia la computación cuántica tolerante a fallos, con aplicaciones potenciales en diversas áreas como criptografía y ciencia de materiales.
ONISQ, un programa de DARPA, juega un papel clave en el avance de la computación cuántica. Al combinar dispositivos cuánticos de tamaño intermedio con sistemas clásicos, ONISQ busca superar las limitaciones de las supercomputadoras tradicionales en problemas de optimización combinatoria. Este enfoque innovador acelera el camino hacia computadoras cuánticas más avanzadas y aplicables en el ámbito de la defensa y comercial.
El equipo de Harvard, liderado por el Dr. Mikhail Lukin, logró un hito histórico al crear un circuito cuántico con 48 qubits lógicos de Rydberg. Este es el conjunto más grande de qubits lógicos jamás creado, lo que demuestra la viabilidad de los qubits Rydberg para la computación cuántica avanzada. Este avance desafía las creencias tradicionales sobre los requisitos de qubits físicos para la computación cuántica tolerante a fallos.
Los qubits de Rydberg ofrecen ventajas significativas sobre otros tipos de qubits. Su homogeneidad permite que cada qubit se comporte de manera idéntica, facilitando la escalabilidad y manipulación en circuitos cuánticos. Además, pueden reconfigurarse dinámicamente y transportarse en el circuito mediante pinzas láser, lo que posibilita operaciones cuánticas más versátiles y eficientes.
El apoyo de DARPA ha sido fundamental en el avance de la computación cuántica. A través de programas como ONISQ, DARPA ha fomentado la investigación y desarrollo de tecnologías cuánticas, proporcionando recursos y libertad para explorar aplicaciones innovadoras. Este apoyo ha permitido logros significativos como el desarrollo de qubits lógicos de Rydberg, abriendo nuevas posibilidades en la tecnología cuántica.
