El crujido en el procesador cuántico se silencia por segundos exprés
Un qubit superconductor es como un instrumento musical caprichoso: hasta que no lo afinas, no esperes una nota limpia. Pero incluso después de afinarlo, el sonido se desvía. Los culpables son diminutos defectos en el material que los físicos llaman sistemas de dos niveles. Son como grietas invisibles que aparecen y desaparecen, alterando el ritmo del procesador.
Los investigadores montaron un dispositivo basado en una matriz lógica programable (FPGA), un microchip flexible que se puede reprogramar para cada tarea. Con él midieron la relajación de los qubits con resolución subsegunda, es decir, capturaron cambios en menos de un segundo. Resultó que el panorama es el mismo para diferentes qubits, diferentes laboratorios y diferentes fabricaciones. Además, estos saltos rápidos se pudieron relacionar directamente con errores en las puertas cuánticas, las operaciones básicas que componen el cálculo. La relación se confirmó mediante el método de benchmarking aleatorio, que permite estimar la precisión de las puertas probando secuencias al azar.
Ahora está claro: la calibración de una computadora cuántica no es un asunto de una sola vez, sino una lucha continua contra el ruido rápido. Volviendo a la analogía musical: el instrumento se desafina no en un mes, sino en un par de segundos, y el afinador tiene que trabajar sin descanso.
Los sistemas de dos niveles no son una abstracción, sino átomos reales o grupos de átomos que pueden estar en dos estados, como un interruptor diminuto. Su conmutación le roba energía al qubit, haciendo que "olvide" su estado cuántico.
En la novela 'La era del diamante' de Neal Stephenson, las nanomáquinas luchan contra los defectos de los materiales a nivel atómico, de manera similar a como los ingenieros tienen que lidiar con los sistemas de dos niveles en los procesadores cuánticos.