TECNOLOGÍA. Un avance láser (fotones) podría cambiar las máquinas cuánticas para siempre: "qumodes"

Un avance láser podría cambiar las máquinas cuánticas para siempre

 

Pronto, los fotones podrían estar reescribiendo las reglas de la computación tal como las conocemos.

Muchas computadoras cuánticas usan qubits para manipular y almacenar información cuántica, pero otra unidad cuántica conocida como "qumodes" depende en cambio de fotones para transportar información.

Debido a que los qumodes contienen un espectro completo, una computadora cuántica fotónica podría, en teoría, ser más rápida que una de qubit.

Recientemente, científicos de la Universidad de Tokio han utilizado con éxito qumodes directamente (en lugar de depender de qubits) y se espera que futuros experimentos mejoren la tolerancia a fallos.

02 febrero 2024.- Si acaba de empezar a comprender los conceptos de qubits al estilo Schrödinger, entonces tengo malas noticias: hay otra tecnología cuántica en la ciudad. Impulsadas por “qumodes”, las computadoras cuánticas de próxima generación posiblemente podrían depender de estos rayos láser renovados en lugar de qubits para procesar 1 y/o 0.

A veces denominados información cuántica de variable continua (CV) , los qumodes son las unidades portadoras de información de un oscilador armónico, en este caso, la luz. A diferencia de los qubits, los qumodes técnicamente contienen un número infinito de estados (aunque los procesadores suelen funcionar con una cantidad finita de energía ). Por lo tanto, comprender y desarrollar este concepto de qumode podría hacer que las computadoras cuánticas sean incluso más rápidas de lo que son hoy.

En un nuevo artículo publicado el lunes en la revista Science, científicos de la Universidad de Tokio aprovecharon con éxito fotones para crear cálculos cuánticos. Para lograr esto, el equipo “modificó cuidadosamente los pulsos láser eliminando un fotón a la vez y creando interferencia entre pares de pulsos”, según un artículo de Nature Esto podría permitir que solo unos pocos qumodes alcancen esencialmente la misma potencia informática que cientos de qubits.

El concepto de qumodes, también conocido como computación cuántica fotónica, se remonta al menos al año 2000 y se ha ido iterando lentamente desde entonces. China tiene un sistema fotónico avanzado llamado Jiuzhang . 

En 2020, China anunció en Science que su computadora cuántica basada en fotones logró la supremacía cuántica, lo que significa que resolvió un problema que una computadora clásica nunca pudo resolver ( Google hizo un anuncio similar en 2019). En octubre de 2023, China presentó Jiuzhang 3.0, que supuestamente podría resolver en un microsegundo un problema que a una computadora clásica le tomaría 20 mil millones de años, según las noticias chinas patrocinadas por el estado. 

Algunas empresas emergentes en Europa también se están subiendo al tren cuántico fotónicoPor ejemplo, Quix Quantum, con sede en los Países Bajos , está trabajando en su propia computadora cuántica basada en fotónica y, en una entrevista en 2022, el director de tecnología de la compañía, Jelmer Renema, dijo que "en este momento, estamos sentados sobre uno de los hardware fotónicos más avanzados del mundoQueremos convertir eso en aplicaciones útiles”.

Esta última computadora cuántica CV de la Universidad de Tokio podría realizar con éxito cálculos cuánticos digitales y corregir errores a medida que aparecieran, lo cual es bastante importante cuando se intenta fabricar una computadora cuántica de próxima generación. Si bien algunas computadoras cuánticas basadas en fotones todavía dependen de qubits físicos, este nuevo sistema utiliza qumodes directamente.

Esto no significa que las computadoras cuánticas de variables discretas sean ya cosa del pasado, pero sí significa que el mundo de la computación cuántica funciona oficialmente con algo más que qubits.

  • Fuente: Shunya Konno et al.
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Logical states for fault-tolerant quantum computation with propagating light.Science383,289-293(2024).DOI:10.1126/science.adk7560


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