El proceso de hacer que las computadoras cuánticas sean prácticas enfrenta un cuello de botella clave: su capacidad de corrección de errores es limitada, y verificar la precisión de los cálculos requiere simulaciones en computadoras clásicas, una tarea extremadamente desafiante debido a la complejidad de los sistemas cuánticos. Recientemente, investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers en Suecia, la Universidad de Milán, la Universidad de Granada y la Universidad de Tokio propusieron por primera vez un método para simular con precisión la computación cuántica con corrección de errores específica, abriendo un nuevo camino para construir computadoras cuánticas confiables. Los resultados relacionados se publicaron en Physical Review Letters.

Aunque las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver problemas complejos, los qubits son altamente sensibles a las interferencias ambientales, y un ruido leve puede causar errores de cálculo o incluso la pérdida del estado cuántico. Las computadoras clásicas pueden corregir errores rápidamente mediante tecnologías maduras, pero los sistemas cuánticos siguen siendo poco confiables debido a la falta de tolerancia a fallos. La computación cuántica con corrección de errores en la que se centra el equipo de investigación requiere codificar información distribuida en múltiples subsistemas para detectar y corregir errores, donde los códigos bosónicos (como el código GKP) se utilizan ampliamente porque reducen la sensibilidad al ruido, pero previamente eran difíciles de simular en computadoras clásicas debido a la complejidad matemática.

"Descubrimos un método de simulación que no había funcionado antes; ahora podemos verificar la computación cuántica con códigos de corrección de errores tolerantes a fallos, lo cual es crucial para construir computadoras cuánticas a gran escala", dijo Cameron Kalkrus, primer autor del artículo. El algoritmo desarrollado por el equipo de investigación combina las características del código GKP, creando nuevas herramientas matemáticas para codificar información cuántica en múltiples niveles de energía de sistemas cuánticos mecánicos vibratorios, superando exitosamente el problema de simulación. "Las propiedades cuánticas del código GKP hacen que la simulación tradicional sea extremadamente difícil, pero el nuevo método mejora significativamente la eficiencia", añadió la coautora Julia Ferrini.

Esta ruptura resuelve un problema de simulación que ha existido durante mucho tiempo en la investigación cuántica, proporcionando una herramienta confiable para probar y verificar la precisión de la computación cuántica. Ferrini enfatizó: "El nuevo método abre una vía completamente nueva para simular la computación cuántica, que es crucial para construir computadoras cuánticas estables y escalables". Con el avance de la tecnología, las computadoras cuánticas tienen el potencial de causar cambios en campos como la medicina, la energía y la encriptación.