Investigadores de Silicon Quantum Computing (SQC) han presentado un nuevo chip de computación cuántica que cuenta con una precisión sin precedentes, lo que marca un paso significativo hacia la computación cuántica práctica. El logro surge de una novedosa arquitectura basada en silicio, denominada “14/15”, que aprovecha las propiedades únicas de los átomos de fósforo incrustados dentro de las obleas de silicio. Este enfoque evita los desafíos que enfrentan otras plataformas cuánticas, como los sistemas superconductores o de iones atrapados, al minimizar las tasas de error en el nivel fundamental de qubit.
La arquitectura 14/15: un nuevo enfoque para la estabilidad de Qubit
La principal innovación radica en la precisión con la que se fabrican estos qubits. A diferencia de la fabricación tradicional de chips de silicio, el proceso de SQC crea qubits a escala atómica, un tamaño de característica de sólo 0,13 nanómetros. Este nivel de precisión reduce drásticamente la inestabilidad y los errores que afectan a otros sistemas, donde los qubits son más susceptibles a perturbaciones externas.
La ventaja clave es la eficiencia: debido a que, en primer lugar, se producen menos errores, se necesita menos gastos generales para corregirlos. Esto se traduce en un sistema más ágil y escalable.
Tasas de fidelidad récord
El chip de SQC ha demostrado tasas de fidelidad de entre el 99,5% y el 99,99% en una computadora de nueve qubits nucleares y de dos qubits atómicos. Estos resultados, publicados en Nature el 17 de diciembre, representan la primera demostración exitosa de computación cuántica atómica basada en silicio en grupos separados. Los índices de fidelidad miden qué tan bien funcionan las técnicas de corrección de errores y los números de SQC son lo último en términos de arquitectura.
Mientras que otros proyectos cuentan con un mayor número de qubits, el enfoque de SQC se centra en la calidad sobre la cantidad. Esto se debe a que la escalabilidad está integrada en el diseño: la arquitectura 14/15 teóricamente permite millones de qubits funcionales sin el crecimiento exponencial de errores que se observa en las plataformas de la competencia.
Por qué esto es importante: la carrera hacia la tolerancia a fallos
La computación cuántica se basa en mantener estados cuánticos frágiles (superposición) el tiempo suficiente para realizar cálculos. Inevitablemente se producen errores debido al ruido ambiental, lo que provoca que los qubits colapsen y pierdan información. Por eso la corrección de errores es crucial, pero tiene un costo: dedicar qubits adicionales para verificar y mitigar errores.
La arquitectura de SQC minimiza estos errores en el origen, lo que reduce la necesidad de una corrección de errores exhaustiva. Esto cambia las reglas del juego porque a medida que aumentan los recuentos de qubits, también aumenta la sobrecarga necesaria para la corrección de errores. Al reducir la tasa de error de referencia, SQC reduce esa carga, haciendo que las computadoras cuánticas a gran escala sean más factibles.
Superando el punto de referencia: el algoritmo de Grover
El estándar de la industria para probar el rendimiento de la computación cuántica es el algoritmo de Grover, una función de búsqueda diseñada para demostrar la ventaja cuántica sobre las computadoras clásicas. SQC logró una tasa de fidelidad del 98,9 % en el algoritmo de Grover sin corrección de errores, superando los resultados de IBM y Google, que todavía dependen de la mitigación de errores incluso con mayores recuentos de qubits.
Esto indica que los qubits de SQC son inherentemente más estables y requieren menos potencia computacional para mantener la coherencia. Si bien persisten los desafíos de infraestructura, el equipo cree que su plataforma está preparada para escalar a millones de qubits y al mismo tiempo minimizar el consumo de energía y el tamaño del sistema físico.
El desarrollo de este chip es un paso fundamental para hacer de la computación cuántica una realidad, no sólo una posibilidad teórica. Al priorizar la precisión sobre el escalado de qubits por fuerza bruta, SQC está allanando el camino para QPU tolerantes a fallas que podrían revolucionar campos como la medicina, la ciencia de materiales y la inteligencia artificial.
