Detección de errores cuánticos

La unidad más básica de información que una computadora típica puede comprender es un bit. Del mismo modo en que un haz de luz puede encenderse o apagarse, un bit puede tener uno solo de dos valores: “1” o “0”. Sin embargo, un bit cuántico (qubit) puede tener un valor de 1 o 0 así como ambos valores al mismo tiempo, lo cual se describe como superposición, y se denota simplemente como “0+1”. El signo de esta superposición es importante porque ambos estados, 0 y 1, tienen una relación de fase entre sí. Esta propiedad de superposición es lo que permite que las computadoras cuánticas elijan la solución correcta entre millones de posibilidades, con una velocidad muy superior a una computadora convencional.

En ese estado de superposición pueden ocurrir dos tipos de error: uno es un error bit-flip, que simplemente cambia un 0 por un 1 y viceversa. Esto es similar a los errores de inversión de bits clásicos, y trabajos anteriores han demostrado cómo detectar estos errores en qubits. Sin embargo, esto no basta para la corrección de errores cuánticos porque también pueden estar presentes los errores phase-flip, que cambian el signo de la relación de fase entre 0 y 1 en un estado de superposición. Ambos tipos de error deben ser detectados para que la corrección de errores cuánticos funcione correctamente.

La información cuántica es muy frágil, porque todas las tecnologías de qubit existentes pierden su información cuando interactúan con la materia y la radiación electromagnética. Los teóricos encontraron formas de preservar la información durante mucho más tiempo, al extender la información entre muchos qubits físicos. El “código de superficie” es el nombre técnico de un esquema específico de corrección de errores, que distribuye la información cuántica entre muchos qubits. Permite que solo las interacciones entre vecinos más cercanos codifiquen un qubit lógico, dotándolo de la estabilidad suficiente como para realizar operaciones sin errores.

El equipo de IBM Research usó una variedad de técnicas para medir los estados de dos qubits de síndrome (medición) independiente, cada uno de los cuales revela un aspecto de la información cuántica almacenada en dos qubits adicionales (llamados qubits de datos, o código). Específicamente, un qubit de síndrome reveló si ocurrió un error bit-flip debido a alguno de los dos qubits de código, mientras que el otro qubit de síndrome reveló si ocurrió un error phase-flip. Determinar la información cuántica conjunta en los qubits de código es un paso esencial para la corrección de errores cuánticos porque la medición directa de los códigos qubits permite destruir la información contenida en ellos.

Como estos qubits pueden ser diseñados y fabricados usando técnicas de fabricación de silicio estándares, IBM anticipa que una vez que un puñado de qubits superconductores pueda fabricarse en forma confiable y repetible, y ser controlado con bajas tasas de error, no habrá ningún obstáculo fundamental para demostrar la corrección de errores en entramados de qubits mayores.

Estos resultados ponen de relieve el largo compromiso de IBM con el procesamiento de información cuántica, que data desde hace más de 30 años, cuando IBM participó en el primer taller en este campo, en la Física de Información en 1981.

fuente:http://itclat.com/2015/04/29/computacion-cuantica-00100/