Según informó Dimension Network desde el Laboratorio Clave de Chips de Computación Cuántica de la Provincia de Anhui, Origin Quantum, en colaboración con equipos de investigación como la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del Centro Nacional de Ciencias Integrales de Hefei, ha desarrollado con éxito un "sistema de enrutamiento cuántico coherente" para la memoria cuántica de acceso aleatorio (QRAM) de tipo cubo en la computadora cuántica superconductora autónoma "Origin Wukong". Esto equivale a construir una "vía rápida" para los centros de datos, resolviendo eficazmente el difícil problema industrial de la expansión de la QRAM. El artículo relacionado fue publicado recientemente en la revista internacional de física Physical Review X.
Si comparamos la computadora cuántica con una "ciudad inteligente", la memoria cuántica de acceso aleatorio (QRAM) sería el "centro de datos" que almacena y gestiona la información. La QRAM es un módulo funcional clave para implementar algoritmos como la búsqueda cuántica y el aprendizaje automático cuántico. Su núcleo es el "enrutador cuántico", responsable de enviar los datos con precisión a la posición objetivo según las instrucciones de dirección. Sin embargo, en los esquemas tradicionales, a medida que crece la escala de la red de enrutamiento, cada nodo adicional requiere una gran cantidad de puertas cuánticas estándar para descomponer las instrucciones capa por capa, lo que provoca un aumento drástico de la profundidad del circuito y una acumulación de errores, limitando la expansión de la QRAM.
Para abordar esta dificultad, el equipo de investigación propuso un esquema de construcción de enrutadores cuánticos basado en niveles auxiliares de energía. El "sistema de enrutamiento cuántico coherente" utiliza los niveles auxiliares de energía de los qubits superconductores para transformar las complejas operaciones de intercambio controlado en una implementación equivalente mediante circuitos poco profundos compuestos por un pequeño número de puertas de transición de dos qubits. Esto equivale a construir una "vía rápida" sobre los canales de datos congestionados, permitiendo que los datos eviten nodos redundantes y lleguen directamente a su destino, reduciendo significativamente la profundidad del circuito y disminuyendo los errores. Los investigadores construyeron y probaron tres enrutadores cuánticos independientes y una red de enrutamiento cuántico de dos capas en la computadora cuántica superconductora autónoma "Origin Wukong". Los resultados mostraron que la eficiencia de transmisión de información de un solo enrutador cuántico alcanza el 98%, y la eficiencia de transmisión general de la red de enrutamiento de dos capas alcanza el 93%. En las pruebas de acceso aleatorio, la fidelidad promedio de un solo enrutador cuántico alcanzó el 94.8%, y la fidelidad promedio de la red de enrutamiento de dos capas alcanzó el 82.4%. Los datos demuestran que este esquema puede lograr un enrutamiento coherente y reversible controlado por direcciones cuánticas, y posee potencial para expandirse a redes de mayor escala.
Los investigadores indicaron que este avance no solo proporciona una nueva vía para construir una QRAM escalable en hardware superconductor existente, sino que también marca la transición de la investigación y el desarrollo de la computación cuántica en China desde la optimización de un solo rendimiento hacia la fase de verificación práctica de funciones cuánticas complejas en hardware real. Al aprovechar las características propias de los dispositivos cuánticos, se pueden lograr operaciones de menor costo y mayor eficiencia, abriendo nuevas perspectivas para la optimización coordinada de chips cuánticos y circuitos.