El chip Willow de Google reduce 40 veces los errores cuánticos

Google Quantum AI ha demostrado que el cultivo de estados mágicos, una técnica propuesta teóricamente por sus investigadores en 2024, funciona en hardware real. En el procesador Willow de 105 cúbits, se redujeron los errores unas 40 veces en comparación con los estados sin cultivar, según un artículo publicado el 15 de octubre en Science. El equipo afirmó haber producido estados T con una fidelidad lógica récord del 99,99%. En su anuncio, la unidad cuántica de Alphabet calificó el trabajo como la primera demostración de una solución práctica a uno de los mayores cuellos de botella de recursos en este campo.blog.google

Los estados mágicos son necesarios para las operaciones que permiten a una computadora cuántica realizar tareas que las máquinas clásicas no pueden. Son costosos de fabricar. Algunas estimaciones sugieren que su producción podría consumir hasta el 95% de la capacidad de una computadora cuántica, y cada uno solo puede usarse una vez.newscientist.com

Cómo funciona el cultivo

El método estándar, llamado destilación, combina muchos estados imperfectos en menos estados más precisos. El cultivo, en cambio, trabaja sobre un solo estado. El equipo codificó un estado mágico aproximado en unos pocos cúbits y verificó si era el correcto. Los estados que pasaron la prueba se distribuyeron en más cúbits para una mayor protección. El experimento utilizó 54 de los 105 cúbits físicos de Willow. Sin el cultivo, aproximadamente cuatro de cada 1,000 intentos producían un estado defectuoso, informó Scientific American.scientificamerican.com

Los investigadores también transfirieron estados de un código de color de distancia 3 a un código de superficie de distancia 5, dos esquemas de corrección de errores. Google afirmó que esto demuestra que los estados purificados pueden sobrevivir a la transferencia en su hardware. Durante las pruebas, la investigadora principal Emma Rosenfeld descubrió que el ruido del laboratorio, debido a la deriva del equipo y cambios de temperatura, sesgaba un punto de referencia estándar. Para solucionarlo, el equipo creó un método que utiliza el cultivo para medirse a sí mismo.blog.google

Elogios y advertencias

Isaac Kim, de la Universidad de California en Davis, declaró a New Scientist que el enfoque puede hacer que la computación cuántica tolerante a fallos sea sustancialmente más barata. Dominik Hangleiter, de ETH Zurich, lo calificó como un posible punto de inflexión para máquinas con cientos de cúbits lógicos.newscientist.com

El método conserva solo los estados que superan sus controles de calidad. Solo el 8% de las ejecuciones produjeron estados mágicos utilizables, y Zhenyu Cai, del Imperial College de Londres, señaló que las tasas de error de Willow deben reducirse aún más antes de poder abordar problemas útiles, informó New Scientist. El equipo se encuentra actualmente en un error por cada 10,000 intentos. Romper el cifrado RSA 2048 requeriría aproximadamente un fallo por cada 10 mil millones, y simular moléculas requeriría uno por cada millón o 100 millones, según Scientific American.scientificamerican.com+1

Google reconoció que el cultivo aún debe demostrarse a mayor escala. Esta es la primera demostración de que los conceptos funcionan, dijo Rosenfeld. No hemos terminado.blog.google+1