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Físicos lograron por primera vez cultivar estados cuánticos casi libres de errores en un chip superconductor, reduciendo los errores 40 veces.
Abstract
La computación cuántica tolerante a fallos requiere un conjunto universal de puertas, y las puertas no-Clifford contribuyen con la mayor parte de los recursos en la mayoría de las arquitecturas de corrección de errores cuánticos. El cultivo de estados mágicos se considera una alternativa eficiente a los protocolos de destilación intensivos en recursos, pero la verificación experimental de sus supuestos representa un paso no trivial en comparación con los experimentos de memoria cuántica. Se presenta una investigación experimental del cultivo de estados mágicos en un procesador cuántico superconductor. Se implementó el cultivo, que incluye el cambio de código a un código de superficie, y se desarrolló un protocolo de medición tolerante a fallos para evaluar la fidelidad del estado mágico. El cultivo reduce el error en un factor de 40, alcanzando una fidelidad de estado de 0,9999(1) con una retención del 8% de los intentos. Los resultados confirman experimentalmente el cultivo de estados mágicos como una solución viable a uno de los problemas más importantes de la computación cuántica.
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Las computadoras cuánticas requieren estados mágicos: partículas auxiliares especiales para un funcionamiento libre de errores. Antes se obtenían mediante purificación repetida, similar a una destilación interminable de alcohol: cada paso añadía entropía (desorden), como malas hierbas en un jardín, y consumía recursos. La pureza ahora alcanzable suele ser característica solo de productos de supernovas. El nuevo enfoque, el cultivo, funciona de manera diferente. Los científicos colocan una "semilla" del estado en un patrón ordenado de cúbits, llamado código de superficie, y este germina en la forma deseada. En el chip superconductor, este jardín produjo una pureza récord del 99,99%, pero solo el 8% de los intentos tuvieron éxito; el resto fue descartado.
Como especies raras de plantas, los brotes supervivientes portan propiedades ideales.
Este método de cultivo redujo los errores 40 veces y reemplazó la compleja purificación. Las computadoras cuánticas están ahora más cerca de encontrar nuevos materiales y medicamentos.
🎯 Para alcanzar tal precisión, habría que destilar alcohol más de 40 veces; aquí, un solo ciclo de cultivo logró el mismo efecto.
🎬 En la novela 'Anatema' de Neal Stephenson, los monjes cuánticos cultivan estados de conciencia, casi como los físicos en el chip, para influir en la realidad.