Investigadores de la Universidad de Sussex y Universal Quantum han demostrado por primera vez que los bits cuánticos (qubits) pueden transferirse directamente entre microchips de computadoras cuánticas y lo demostraron con una velocidad y precisión sin precedentes. Este avance resuelve un desafío importante en la construcción de computadoras cuánticas lo suficientemente grandes y poderosas para abordar problemas complejos que son de importancia crítica para la sociedad.

Hoy en día, las computadoras cuánticas operan en la escala de 100 qubits. Los expertos anticipan que se requieren millones de qubits para resolver problemas importantes que están fuera del alcance de las supercomputadoras más poderosas de la actualidad.. Hay una carrera cuántica global para desarrollar computadoras cuánticas que puedan ayudar en muchos desafíos sociales importantes, desde el descubrimiento de fármacos hasta hacer que la producción de fertilizantes sea más eficiente energéticamente y resolver problemas importantes en casi todas las industrias, desde la aeronáutica hasta el sector financiero.

En el artículo de investigación, publicado hoy en Nature Communications, los científicos demuestran cómo han utilizado una técnica nueva y poderosa, a la que denominan ‘UQ Connect’, para usar enlaces de campo eléctrico para permitir que los qubits se muevan de un módulo de microchip de computación cuántica a otro. con una velocidad y precisión sin precedentes. Esto permite que los chips encajen como un rompecabezas para hacer una computadora cuántica más poderosa.

El equipo de la Universidad de Sussex y Universal Quantum logró transportar los cúbits con una tasa de éxito del 99,999993 % y una tasa de conexión de 2424/s, ambos números son récords mundiales y órdenes de magnitud mejores que las soluciones anteriores.

El profesor Winfried Hensinger, profesor de tecnologías cuánticas en la Universidad de Sussex y científico jefe y cofundador de Universal Quantum, dijo : « A medida que crezcan las computadoras cuánticas, eventualmente nos veremos limitados por el tamaño del microchip, lo que limita la cantidad de bits cuánticos ». un chip de este tipo puede acomodar. Como tal, sabíamos que un enfoque modular era clave para hacer que las computadoras cuánticas fueran lo suficientemente potentes como para resolver los problemas de la industria que cambian gradualmente. Al demostrar que podemos conectar dos chips de computación cuántica, un poco como un rompecabezas, y, lo que es más importante, que funciona tan bien que desbloqueamos el potencial de ampliación conectando cientos o incluso miles de microchips de computación cuántica ».

Mientras vinculaban los módulos a una velocidad récord mundial, los científicos también verificaron que la naturaleza cuántica « extraña » del qubit permanece intacta durante el transporte, por ejemplo, que el qubit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo.

El Dr. Sebastian Weidt, director ejecutivo y cofundador de Universal Quantum, y profesor titular de Quantum Technologies en la Universidad de Sussex, dijo : « Nuestro enfoque incansable es proporcionar a las personas una herramienta que les permita revolucionar su campo de trabajo. Universal Los equipos de Quantum y la Universidad de Sussex han hecho algo realmente increíble aquí que ayudará a hacer realidad nuestra visión. Estos emocionantes resultados muestran el notable potencial de las computadoras cuánticas de Universal Quantum para volverse lo suficientemente poderosas como para desbloquear las muchas aplicaciones de la computación cuántica que cambian la vida ».

Universal Quantum acaba de recibir 67 millones de euros del German Aerospace Center (DLR) para construir dos ordenadores cuánticos donde desplegarán esta tecnología como parte del contrato. La empresa derivada de la Universidad de Sussex también fue nombrada recientemente como una de las ganadoras del premio del Instituto de Física de 2022 en la categoría de creación de empresas.

Weidt agregó : « El contrato DLR fue probablemente uno de los contratos gubernamentales de computación cuántica más grandes jamás otorgados a una sola empresa. Esta es una gran validación de nuestra tecnología. Universal Quantum ahora está trabajando arduamente para implementar esta tecnología en nuestras próximas máquinas comerciales.  »

La Dra. Mariam Akhtar dirigió la investigación durante su tiempo como investigadora en la Universidad de Sussex y asesora cuántica en Universal Quantum. Ella dijo : « El equipo ha demostrado una transferencia de iones rápida y coherente utilizando enlaces de materia cuántica. Este experimento valida la arquitectura única que Universal Quantum ha estado desarrollando, proporcionando una ruta emocionante hacia la computación cuántica verdaderamente a gran escala ».

La profesora Sasha Roseneil, vicerrectora de la Universidad de Sussex, dijo : « Es fantástico ver que el trabajo inspirado de los físicos de la Universidad de Sussex y Universal Quantum ha dado como resultado este avance fenomenal, llevándonos un paso significativo más cerca de una computadora cuántica. Eso será de uso social real. Estas computadoras están configuradas para tener aplicaciones ilimitadas, desde mejorar el desarrollo de medicamentos, crear nuevos materiales, hasta tal vez incluso desbloquear soluciones a la crisis climática. La Universidad de Sussex está invirtiendo significativamente en computación cuántica para respaldar nuestra audaz ambición de albergar las computadoras cuánticas más poderosas del mundo y crear un cambio que tenga el potencial de impactar positivamente a tantas personas en todo el mundo. Y con equipos que abarcan el espectro de la computación cuántica y la investigación tecnológica, la Universidad de Sussex tiene una amplia y una profunda experiencia en esto. Todavía estamos aumentando nuestra investigación y enseñanza en esta área, con planes para nuevos té programas de ching y nuevas citas ».

El profesor Keith Jones, rector interino y vicerrector de investigación y empresa de la Universidad de Sussex, dijo sobre el desarrollo : « Este es un hallazgo muy emocionante de nuestros físicos de la Universidad de Sussex y Universal Quantum. Demuestra el valor y el dinamismo de esta empresa derivada de la Universidad de Sussex, cuyo trabajo se basa en investigaciones académicas rigurosas y líderes en el mundo. Las computadoras cuánticas serán fundamentales para ayudar a resolver algunos de los problemas globales más apremiantes. Estamos encantados de que los académicos de Sussex estén realizando investigaciones que ofrece esperanza en la realización del potencial positivo de la tecnología cuántica de próxima generación en áreas cruciales como la sostenibilidad, el desarrollo de fármacos y la ciberseguridad ».

Notas

Webber, M. et. Alabama. Ciencia cuántica AVS. 4, 013801 (2022)

Lekitsch, B. et al. Avances científicos, 3(2), 1-12 (2017)