Los qubits en el centro de los sistemas de computación cuántica son el equivalente a los bits binarios que usan los procesadores de computación clásicos, pero mientras los bits clásicos solo pueden ser 1 o 0, los qubits pueden ser 1, 0 o una combinación de ambos (superposición), una flexibilidad que promete transformar el poder de nuestras computadoras.
Hay un problema persistente con la superposición, y es que tan pronto como se accede y se mide un qubit, su valor se fija en 1 o 0. En el instante en que se verifica, la característica más útil del qubit desaparece.
Ahora investigadores de China y Brasil, al publicar su trabajo en Physical Review B, creen tener una solución al problema. Básicamente, implica leer la corriente eléctrica producida por un qubit, en lugar del qubit en sí.
En teoría –y este es un estudio teórico, sin experimentos reales involucrados– eso significaría poder leer un qubit sin leerlo, como mirar algo en su visión periférica.
El modelado de los investigadores sugiere que la técnica podría recuperar datos de qubits con una precisión de hasta el 99,85 por ciento.
“Si un qubit ha sido preparado en una determinada superposición de 0 y 1, su medición directa tiende a destruir esa superposición y, en consecuencia, la información que contenía”, dice el físico José Carlos Egues, de la Universidad de São Paulo, en Brasil.
“Nuestra estrategia es diferente. En lugar de transferir la información a un qubit auxiliar, buscamos obtenerla de una señal producida por el propio qubit en estudio”.
Esa opción de “qubit auxiliar” es uno de los métodos que utilizan las computadoras cuánticas actuales: conocidas como ancillas, toman la información del qubit para que pueda leerse sin interferir con el original.
Funciona, pero añade tiempo y complejidad.
En este caso, los investigadores han propuesto que los qubits conocidos como qubits de Andreev podrían ayudar. Según Andreev, los materiales superconductores separados pueden codificar ceros, unos y superposiciones.
Según los cálculos de los investigadores, los qubits de Andreev en superposición producen corrientes eléctricas oscilantes sin necesidad de ningún voltaje externo, impulsados por el propio comportamiento cuántico.
Esto podría entonces revelar el estado cuántico del qubit, a través del campo magnético producido por las oscilaciones.
“En el sistema que estamos considerando, esta región es un punto cuántico, es decir, una estructura a nanoescala en la que los electrones están confinados espacialmente, formado en un arseniuro de indio. [InAs] nanocables conectados a materiales superconductores por ambos lados”, afirma Egues.
“Es en este entorno donde se forman los estados que caracterizan al qubit de Andreev”.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>Los qubits de Andreev han sido investigados exhaustivamente antes, pero la idea de que su comportamiento eléctrico produzca una señal que pueda leerse es nueva. Es la primera vez que se sugiere este tipo de firma eléctrica oscilante como forma de decodificar los qubits.
Esencialmente, el qubit Andreev produce una “supercorriente”, determinaron los investigadores. A medida que el qubit se mueve entre estados, su corriente eléctrica cambia, lo que puede medirse en términos de las propiedades de la oscilación resultante.
Se implementa un dispositivo independiente encargado de detectar las variaciones para que el sistema funcione, para crear una configuración en la que una “brújula” señala el camino y la otra “brújula” interpreta esas direcciones.
“Así, midiendo cómo varía la corriente en el tiempo, es posible reconstruir el estado inicial del qubit”, afirma Egues.
Después de realizar cada medición, sugieren los investigadores, no es necesario iniciar el reinicio que normalmente requiere el qubit.
El siguiente paso obvio es intentar construir el dispositivo sobre el que los investigadores han teorizado aquí y ponerlo a prueba. Con el tiempo, el proceso de lectura de qubits podría ser más simple y confiable, liberando todo el potencial de la computación cuántica.
“Nuestro método no elimina el problema fundamental de la medición cuántica”, afirma Egues.
“Pero puede acercarse al límite de una lectura no destructiva y, al mismo tiempo, evitar el uso de qubits auxiliares (los ancillas) empleados en otros protocolos de medición cuántica no destructivos”.
La investigación ha sido publicada en Physical Review B.
Este artículo fue verificado por Rebecca Dyer y editado por Rebecca Dyer. Si bien nos enorgullecemos de nuestro proceso, somos humanos. Si detecta un error, háganoslo saber.