Si hay un obst\u00e1culo que impida el pleno desarrollo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, es el de los errores de los ‘qubits’, los ‘bits cu\u00e1nticos’, encargados de almacenar la informaci\u00f3n y que, hoy por hoy, no consiguen garantizar su integridad. Pero un equipo de f\u00edsicos dirigido por Philipp Dumitrescu, investigador del Centro de F\u00edsica Cu\u00e1ntica Computacional del Instituto Flatiron en Nueva York, ha encontrado un modo de hacer que los qubits sean mucho m\u00e1s estables. La soluci\u00f3n consiste en hacer brillar una secuencia de pulsos l\u00e1ser basada en los n\u00fameros de Fibonacci en los \u00e1tomos dentro de una computadora cu\u00e1ntica, creando una nueva fase de la materia nunca vista hasta ahora. Una fase, desde luego, extra\u00f1a, que se beneficia de tener dos dimensiones de tiempo a pesar de que el flujo temporal siga siendo \u00fanico y singular. El trabajo se acaba de publicar en ‘Nature’. La nueva y alucinante propiedad ofrece un codiciado beneficio: la informaci\u00f3n almacenada en esa fase de la materia tan especial est\u00e1 mucho m\u00e1s protegida contra errores que la de cualquier otra configuraci\u00f3n que se use actualmente en las computadoras cu\u00e1nticas. Es decir, que la informaci\u00f3n puede existir sin degradarse durante un tiempo mucho m\u00e1s largo, un hito largamente buscado para conseguir que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica sea viable y pase de los laboratorios a la realidad. Seg\u00fan explica Dumitrescu, \u00abel uso de una dimensi\u00f3n de tiempo ‘extra’ ‘es una forma completamente diferente de pensar sobre las fases de la materia. He estado trabajando en estas ideas te\u00f3ricas durante m\u00e1s de cinco a\u00f1os, y ver c\u00f3mo se materializan en experimentos es emocionante\u00bb. La parte te\u00f3rica del trabajo, encabezada por el propio Dumitrescu, cont\u00f3 tambi\u00e9n con Andrew Potter, de la Universidad de Columbia Brit\u00e1nica en Vancouver; Romain Vasseur, de la Universidad de Massachusetts; y Amherst y Ajesh Kumar, de la Universidad de Texas en Austin. Los experimentos, por su parte, fueron llevados a cabo por un equipo dirigido por Brian Neyenhuis, en una computadora cu\u00e1ntica en Quantinuum en Broomfield, Colorado. Diez iones de iterbio El ‘caballo de batalla’ utilizado por el equipo en su computadora cu\u00e1ntica fueron 10 iones at\u00f3micos de un elemento llamado iterbio. Cada ion fue retenido y controlado individualmente por campos el\u00e9ctricos producidos por una trampa de iones, de modo que pod\u00eda manipularse o medirse mediante pulsos de l\u00e1ser. Cada uno de esos iones at\u00f3micos actu\u00f3 como un bit cu\u00e1ntico o ‘qubit’. Mientras que las computadoras tradicionales cuantifican la informaci\u00f3n en bits (cada uno representa un 0 o un 1), los qubits utilizados por las computadoras cu\u00e1nticas aprovechan la extra\u00f1eza de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para almacenar a\u00fan m\u00e1s informaci\u00f3n. As\u00ed, igual que el famoso gato de Schr\u00f6dinger est\u00e1 vivo y muerto dentro de su caja, un qubit puede ser un 0, un 1 o una combinaci\u00f3n, o una ‘superposici\u00f3n’ de ambos. Esa densidad de informaci\u00f3n adicional y la forma en que los qubits interact\u00faan entre s\u00ed permiten que las computadoras cu\u00e1nticas aborden problemas computacionales mucho m\u00e1s all\u00e1 del alcance de las computadoras convencionales. Sin embargo, hay un gran problema: as\u00ed como mirar en la caja de Schr\u00f6dinger sella el destino del gato (lo veremos vivo o muerto), lo mismo sucede al interactuar con un qubit. Y esa interacci\u00f3n, para colmo, ni siquiera tiene que ser deliberada. \u00abIncluso si mantienes todos los \u00e1tomos bajo un estricto control, pueden perder su car\u00e1cter cu\u00e1ntico al ‘hablar’ con su entorno, calentarse o interactuar con las cosas de formas que no hab\u00edas planeado\u00bb, dice Dumitrescu. \u00abEn la pr\u00e1ctica, los dispositivos experimentales tienen muchas fuentes de error que pueden degradar la coherencia despu\u00e9s de unos pocos pulsos de l\u00e1ser\u00bb. Conseguir qubits m\u00e1s robustos El desaf\u00edo, por lo tanto, es conseguir que los qubits sean m\u00e1s robustos. Y para hacer eso, los f\u00edsicos pueden usar ‘simetr\u00edas’, que esencialmente son propiedades que resisten mejor el cambio. (Un copo de nieve, por ejemplo, tiene simetr\u00eda rotacional porque se ve igual cuando se gira 60 grados). Un m\u00e9todo muy utilizado consiste en agregar simetr\u00eda temporal haciendo estallar los \u00e1tomos con pulsos l\u00e1ser r\u00edtmicos. Un enfoque que sin duda ayuda, pero que Dumitrescu y sus colaboradores quisieron llevar m\u00e1s all\u00e1. De este modo, en lugar de solo una simetr\u00eda de tiempo, intentaron agregar dos mediante el uso de pulsos de l\u00e1ser ordenados pero no repetitivos. La mejor manera de entender su enfoque es considerar algo que sea ordenado pero no repetitivo, como por ejemplo los ‘cuasicristales’. Un cristal t\u00edpico tiene una estructura regular y repetitiva, como los hex\u00e1gonos en un panal. Un cuasicristal, sin embargo, y aunque todav\u00eda tiene orden, sigue patrones que nunca se repiten. Y a\u00fan m\u00e1s alucinante es que los cuasicristales son cristales de dimensiones superiores proyectados, o aplastados, en dimensiones inferiores. Esas dimensiones superiores pueden incluso estar m\u00e1s all\u00e1 de las tres dimensiones del espacio f\u00edsico: un mosaico de Penrose 2-D, por ejemplo, es una porci\u00f3n proyectada de una red cristalina de 5-D. Para los qubits, Dumitrescu, Vasseur y Potter propusieron en 2018 la creaci\u00f3n de un cuasicristal en el tiempo y no en el espacio. Mientras que un pulso l\u00e1ser peri\u00f3dico se alternar\u00eda (A, B, A, B, A, B, etc.), los investigadores crearon un r\u00e9gimen de pulso l\u00e1ser cuasi peri\u00f3dico basado en la secuencia de Fibonacci. En tal secuencia, cada parte es la suma de las dos partes anteriores (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA, etc.). Este arreglo, al igual que un cuasicristal, se ordena sin repetirse. Y, similar a un cuasicristal, es un patr\u00f3n 2D aplastado en una sola dimensi\u00f3n. Ese ‘aplanamiento dimensional’ da como resultado, te\u00f3ricamente, dos simetr\u00edas de tiempo en lugar de solo una: el sistema esencialmente obtiene una simetr\u00eda adicional de una dimensi\u00f3n de tiempo extra inexistente. Sin embargo, las computadoras cu\u00e1nticas reales son incre\u00edblemente complejas, por lo que a\u00fan no se ha demostrado si los beneficios que la teor\u00eda promete perdurar\u00edan en los qubits del mundo real. De modo que los investigadores pusieron a prueba la teor\u00eda. Pulsaron luz l\u00e1ser en los qubits de la computadora tanto peri\u00f3dicamente como usando la secuencia basada en los n\u00fameros de Fibonacci. La atenci\u00f3n se centr\u00f3 en los qubits en cada extremo (o bordes) de la alineaci\u00f3n de 10 \u00e1tomos; ah\u00ed es donde los cient\u00edficos esperaban ver la nueva fase de la materia experimentando dos simetr\u00edas temporales a la vez. En la prueba peri\u00f3dica, los qubits del borde permanecieron cu\u00e1nticos durante alrededor de 1,5 segundos, lo que ya es una duraci\u00f3n impresionante. Pero con el patr\u00f3n cuasi-peri\u00f3dico, los qubits se mantuvieron cu\u00e1nticos durante todo el experimento, alrededor de 5,5 segundos. Y eso, seg\u00fan Dumitrescu, se debe a que la simetr\u00eda de tiempo adicional proporcion\u00f3 m\u00e1s protecci\u00f3n. \u00abCon esta secuencia cuasi peri\u00f3dica -explica el investigador- hay una evoluci\u00f3n complicada que cancela todos los errores que viven en el borde. Debido a eso, el l\u00edmite se mantiene coherente desde el punto de vista mec\u00e1nico-cu\u00e1ntico durante mucho, mucho m\u00e1s tiempo de lo que cabr\u00eda esperar’. M\u00c1S INFORMACI\u00d3N Sugieren que en nuestro Universo podr\u00edan darse los bucles en el tiempo Detectan un ‘latido de coraz\u00f3n’ de radio a miles de millones de a\u00f1os luz de la Tierra Aunque los hallazgos demuestran que la nueva fase de la materia puede soportar el almacenamiento de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica a largo plazo, los investigadores a\u00fan necesitan integrar funcionalmente la fase con una computadora cu\u00e1ntica real. \u00abTenemos esta aplicaci\u00f3n directa y tentadora, pero necesitamos encontrar una manera de incorporarla a los c\u00e1lculos – dice Dumitrescu-. Ese es un problema abierto en el que estamos trabajando\u00bb.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Si hay un obst\u00e1culo que impida el pleno desarrollo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, es el de los errores de los ‘qubits’, los ‘bits cu\u00e1nticos’, encargados de almacenar la informaci\u00f3n y que, hoy por hoy, no consiguen garantizar su integridad. Pero un equipo …<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[123],"tags":[],"class_list":{"0":"post-50952","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-portal"},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/50952","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=50952"}],"version-history":[{"count":3,"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/50952\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":51063,"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/50952\/revisions\/51063"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=50952"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=50952"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/forocilac.org\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=50952"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}