El avance en computación cuántica ha dado un paso significativo con el desarrollo del código GKP, que adopta un enfoque innovador al codificar la información cuántica en un solo oscilador armónico, como el movimiento vibratorio de un ion. Esta técnica, diseñada para corregir errores de manera más eficiente y con menos necesidad de hardware, se presenta como una solución prometedora a los desafíos actuales en la construcción de ordenadores cuánticos a gran escala. Un equipo liderado por el Dr. Tingrei Tan ha superado con éxito las dificultades de implementación práctica de este método, abriendo nuevas posibilidades para la computación cuántica en entornos ya existentes, lo que podría acelerar el camino hacia dispositivos más robustos y eficientes.
Uno de los logros más destacados del estudio es la demostración de una puerta lógica universal utilizando un solo ion de iterbio, lo que marca un hito en la experimentación con cúbits. El ion, atrapado en una trampa de Paul, permitió el uso de dos modos vibratorios distintos que facilitan la codificación de cúbits GKP. Esto no solo permite operaciones sobre cúbits individuales, sino que también es fundamental para la creación de entrelazamientos necesarios en cualquier algoritmo cuántico completo. Los investigadores lograron implementar puertas lógicas esenciales, con una fidelidad notable en las operaciones, lo que demuestra el potencial de este enfoque, que se apoya en el uso de pulsos láser optimizados.
Los códigos GKP, introducidos por primera vez por Gottesman, Kitaev y Preskill en 2001, se destacan por su capacidad de corregir errores sin la necesidad de múltiples cúbits físicos. Al codificar la información en un solo sistema vibrante, este método permite el uso de un espacio de estados continuo que facilita la detección y corrección de desviaciones. Cada punto de la cuadrícula creada por el código actúa como una referencia, ayudando a mantener la integridad del estado cuántico frente a perturbaciones externas. Este enfoque no solo simplifica el proceso de corrección de errores sino que también optimiza el uso de recursos físicos, crucial para el desarrollo de ordenadores cuánticos funcionales.
Otro aspecto destacable del estudio es la implementación directa de un estado entrelazado Bell entre dos cúbits GKP a partir del vacío. Este resultado es crucial, pues reduce los pasos intermedios necesarios para crear cúbits, lo que a su vez minimiza los errores acumulativos. La alta fidelidad alcanzada en este proceso sugiere que, en el futuro, podría ser posible generar directamente otros estados cuánticos complejos, impulsando la eficiencia en el procesamiento de información cuántica y abriendo la puerta para nuevas aplicaciones prácticas.
A medida que la computación cuántica avanza hacia su implementación a gran escala, la adaptabilidad y escalabilidad del enfoque propuesto se presentan como factores clave. El método desarrollado por el equipo del Dr. Tan es compatible con diversas plataformas de hardware existentes, lo que permite su aplicación en diferentes sistemas de computación cuántica. Este progreso es crucial para abordar los desafíos aún presentes en la computación cuántica, y sugiere que con la mejora continua en los métodos de control y la experimentación, estamos más cerca de transformar esta visión científica en una realidad tecnológica tangible.
