Las computadoras cuánticas siempre requieren mecanismos de corrección de errores porque son más susceptibles a las perturbaciones. La repetición se puede lograr dispersando información cuántica lógica en un estado entrelazado de diferentes sistemas físicos, como múltiples átomos individuales, porque las leyes fundamentales de la física cuántica prohíben la copia. información cuántica.

Ahora, un equipo de científicos ha logrado, por primera vez, lograr un conjunto de operaciones aritméticas en dos bits lógicos.

Se requiere un conjunto global de portales a un mundo real computadora cuántica. A través de estas puertas, uno puede programar todos los algoritmos.

Los científicos aplicaron este completo conjunto de puertas a una computadora cuántica de trampa de iones con 16 átomos atrapados. La información cuántica se almacenó en dos qubits cuánticos lógicos, cada uno distribuido en siete átomos. Ahora, por primera vez, es posible implementar dos puertas aritméticas en este tolerante a errores. bit cuánticoque son necesarios para un conjunto global de puertas: una aritmética en dos bits cuánticos (la puerta CNOT) y una puerta T lógica, que son especialmente difíciles de implementar en bits cuánticos tolerantes a errores.

Al generar un estado específico en un bit cuántico lógico y transmitirlo de forma remota a otro bit cuántico a través de un proceso de puerta entrelazada, los físicos demostraron la puerta en forma de T.

Los científicos han realizado operaciones en qubits lógicos para que los errores causados ​​por operaciones físicas básicas también puedan detectarse y corregirse. Por lo tanto, aplicaron la primera aplicación tolerante a fallas de un conjunto universal de puertas a bits cuánticos booleanos codificados.

Thomas Munz del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck Él dijoY el La implementación tolerante a fallas requiere más que operaciones tolerantes a fallas. Esto causará más errores en la escala de un solo átomo, pero las operaciones experimentales en qubits lógicos son mejores que las operaciones booleanas no tolerantes a errores. El esfuerzo y la complejidad aumentan, pero la calidad resultante es mejor”.

Usando simulaciones numéricas en computadoras clásicas, los científicos confirmaron los resultados. Demostraron todos los componentes básicos de la computación tolerante a fallas en una computadora cuántica. La tarea ahora es implementar estos métodos en computadoras cuánticas más grandes y útiles. Los métodos descritos en Innsbruck también se pueden usar en una computadora cuántica de trampa de iones en otras arquitecturas de computadoras cuánticas.

Referencia de la revista:

1. Poster, L., Heuben, S., Pogorelov, I. et al. Demostración de operaciones universales de puertas cuánticas tolerantes a fallas. Naturaleza 605, 675–680 (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04721-1