Investigadores de la UNSW han logrado materializar un famoso experimento mental cuántico. Sus descubrimientos abren el camino hacia cálculos cuánticos más robustos, con implicaciones importantes para la corrección de errores, un obstáculo clave en el desarrollo de las computadoras cuánticas.
La mecánica cuántica ha intrigado durante más de un siglo. El experimento mental del "gato de Schrödinger" ilustra un estado de superposición cuántica, donde un gato está simultáneamente vivo y muerto, dependiendo de la desintegración de un átomo radioactivo.
El equipo del profesor Andrea Morello utilizó un átomo de antimonio, mucho más complejo que los qubits estándar, para realizar este experimento. Publicado en
Nature Physics, esta investigación muestra cómo el antimonio, con sus ocho direcciones de espín, ofrece una nueva perspectiva sobre la superposición cuántica.
Xi Yu, autor principal, explica que el antimonio permite una superposición a mayor escala, comparado con un gato que tiene siete vidas. Esta robustez frente a los errores es crucial para la computación cuántica.
El átomo de antimonio está integrado en un chip cuántico de silicio, una tecnología prometedora para la escalabilidad de las computadoras cuánticas. Este avance permite una mejor detección y corrección de errores, esencial para el desarrollo de esta tecnología.
El profesor Morello destaca la importancia de este descubrimiento para la corrección de errores cuánticos, un desafío clave para la computación cuántica. Esta investigación es el resultado de una colaboración internacional, combinando experiencia teórica y experimental.
De izquierda a derecha: Benjamin Wilhelm, Xi Yu, Prof. Andrea Morello, Dra. Danielle Holmes.
Crédito: UNSW Sydney
Este estudio marca un paso significativo hacia la realización de computadoras cuánticas confiables, ofreciendo un nuevo método para codificar y proteger la información cuántica contra errores.
¿Qué es la superposición cuántica?
La superposición cuántica es un principio fundamental de la mecánica cuántica, según el cual una partícula puede existir en varios estados simultáneamente. A diferencia de la física clásica, donde un objeto tiene una posición y un estado definidos, en la mecánica cuántica, una partícula puede estar en un estado de superposición, como estar tanto "aquí" como "allá".
Este concepto se ilustra con el experimento mental del gato de Schrödinger, donde un gato está tanto vivo como muerto hasta que se realiza una observación. La superposición cuántica es esencial para comprender los fenómenos cuánticos y es la base de las tecnologías cuánticas, como las computadoras cuánticas.
En el contexto de esta investigación, el uso de un átomo de antimonio permite crear una superposición cuántica a una escala más grande y compleja que los qubits tradicionales, abriendo nuevas vías para la computación cuántica.
¿Cómo funciona la corrección de errores cuánticos?
La corrección de errores cuánticos es un conjunto de técnicas destinadas a proteger la información cuántica contra errores debidos a la decoherencia y al ruido cuántico. A diferencia de los bits clásicos, los qubits son extremadamente sensibles a su entorno, lo que puede provocar errores en los cálculos cuánticos.
La corrección de errores cuánticos se basa en la codificación de la información cuántica de manera redundante, permitiendo detectar y corregir errores sin perturbar el estado cuántico. Esto implica el uso de códigos cuánticos, que pueden detectar errores midiendo propiedades específicas de los qubits sin observarlos directamente.
En esta investigación, el uso de un átomo de antimonio con ocho direcciones de espín ofrece una mayor robustez contra los errores, ya que se necesitan varios errores consecutivos para alterar la información cuántica. Esto representa un avance significativo en el desarrollo de sistemas cuánticos confiables.
Fuente: Nature Physics