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Ordenador cuántico crea materia cuántica topológica no abeliana

Escrito por Agencias Externas el 16/05/2023 a las 13:56:25
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Quantinuum se enorgullece de anunciar este importante paso hacia la computación cuántica tolerante a fallos. Este logro ha sido posible gracias al lanzamiento del System Model H2 de Quantinuum, el ordenador cuántico de mayor rendimiento jamás construido.


El lanzamiento oficial del procesador cuántico H2 de Quantinuum, impulsado por Honeywell, se produce tras un extenso trabajo previo con diversos socios mundiales y fue esencial para la creación y manipulación controladas de anyones no abelianos. El control preciso de los anyones no abelianos se considera desde hace tiempo la vía para utilizar qubits topológicos en un ordenador cuántico tolerante a fallos.


Tony Uttley, presidente y director de Operaciones de Quantinuum, declaró: "Con nuestro sistema de segunda generación, entramos en una nueva fase de la informática cuántica. H2 pone de relieve la oportunidad de lograr resultados valiosos que sólo son posibles con un ordenador cuántico. El desarrollo del procesador H2 es también un paso fundamental para avanzar hacia la computación cuántica universal tolerante a fallos."


Y añadió, "Esta demostración es una hermosa prueba de la potencia de nuestra hoja de ruta de hardware de la serie H y refuerza nuestro propósito principal, que es permitir a nuestros clientes abordar problemas que antes estaban fuera del alcance de los ordenadores clásicos. Las implicaciones para la sociedad son significativas y nos entusiasma ver cómo esta tecnología cambia realmente el mundo."


Uno de los primeros experimentos realizados en H2 por científicos de Quantinuum, en colaboración con investigadores de la Universidad de Harvard y Caltech, demostró un nuevo estado de la materia, un estado topológicamente ordenado no abeliano. Se trata de un campo de especialización que Quantinuum ha mantenido en "modo oculto" durante varios años, con el equipo central con sede en Múnich y dirigido por el Dr. Henrik Dreyer.


Gracias a las características diferenciadoras y al control de precisión del procesador H2, el estado topológico (que es esencialmente un qubit con capacidad de puerta limitada) se creó de forma que sus propiedades pudieran controlarse con precisión en tiempo real, demostrando la creación, trenzado y aniquilación (medición) de anyones no abelianos.


Los resultados, que se han publicado hoy en una preimpresión de un artículo científico detallado disponible en arXiv, detallan el trabajo de Quantinuum. Este trabajo abre nuevos y apasionantes campos de investigación dentro de la física de la materia condensada, que habrían sido imposibles utilizando únicamente un ordenador clásico. Junto con otros códigos QEC (encontrados aquí y aquí), que hemos demostrado, este logro muestra que es sólo cuestión de tiempo hasta que el hardware de Quantinuum demuestre el mejor camino hacia la tolerancia a fallos.


"La computación cuántica tolerante a fallos es nuestro objetivo final. Nuestro liderazgo mundial en computación cuántica sigue exhibiéndose y demostrándose con avances reales, y la creación y manipulación de anyones no abelianos para crear qubits topológicos es otro ejemplo de que cuando se dan herramientas increíbles a personas brillantes, éstas encontrarán algo asombroso que hacer con ellas", afirmó Ilyas Khan, fundador y director de Producto de Quantinuum. "Este podría ser el momento de los transistores en la industria de la computación cuántica, y el hecho de que hayamos utilizado un ordenador cuántico como máquina herramienta para construir qubits topológicos, que suponen un paso significativo hacia la computación cuántica tolerante a fallos, es un testimonio más de nuestra convicción de que los sistemas cuánticos se exploran y crean mejor con otros sistemas cuánticos. Esto es precisamente lo que Feynman anticipó en sus ahora famosas observaciones que tan a menudo se citan como fundamentos de la computación cuántica."


Y añadió: "Estamos deseando seguir avanzando a partir de este avance decisivo. Se avecinan tiempos apasionantes para todo el sector y tenemos otros hitos que estamos impacientes por compartir con el mundo".


Innovaciones en H2


Las características del H2 incluyen inicialmente 32 qubits de alta fidelidad totalmente conectados y una arquitectura totalmente nueva que avanza el diseño lineal del System Model H1 (con una nueva trampa de iones cuya forma oval se asemeja a una "pista de carreras"). Quantinuum exhibió la capacidad del H2 demostrando un estado GHZ de 32 qubits (un estado no clásico con los 32 qubits globalmente entrelazados), el mayor registrado hasta la fecha.


El exclusivo diseño de "pista de carreras" del modelo de sistema H2 permite la conectividad total entre qubits, lo que significa que cada qubit del H2 puede entrelazarse directamente por pares con cualquier otro qubit del sistema. A corto plazo, esto reducirá los errores generales de los algoritmos y, a largo plazo, abrirá nuevas oportunidades para la creación de códigos de corrección de errores más eficientes, dos factores esenciales para seguir acelerando la capacidad de la computación cuántica. Combinado con la demostración de anyones no abelianos controlados, el logro integrado pone de relieve un paso importante en el almacenamiento y procesamiento topológico de información cuántica.


Además, el nuevo diseño es un poderoso paso hacia la demostración del potencial de escalado de los dispositivos de trampa de iones. El H2 no sólo es una demostración del poder de escalado de las trampas de iones en la arquitectura de los dispositivos cuánticos de carga acoplada (QCCD): muestra la capacidad de escalar simultáneamente el número de qubits manteniendo el rendimiento, sino que también contiene nuevas tecnologías que allanan el camino para un mayor escalado en generaciones posteriores. Al igual que los sistemas de primera generación, el H2 está diseñado para adaptarse a futuras actualizaciones a lo largo de su ciclo de vida, lo que significa que tanto el número como la calidad de los qubits mejorarán.


Construido sobre las bases probadas de la serie H de Quantinuum, el sistema modelo H2 incluye numerosas características distintivas que lo diferencian de otros tipos de ordenadores cuánticos: conectividad total, reutilización de qubits, medición en mitad del circuito con lógica condicional, operaciones de qubits de alta fidelidad líderes en el sector y largos tiempos de coherencia. Además, se espera que las impresionantes mejoras de rendimiento del modelo de sistema H1 para lograr récords de volumen cuántico (QV) cada vez mayores continúen con H2. El H2 se lanza con un Volumen Cuántico de 65.536 superando el último récord anunciado utilizando el H1-1 en febrero de este año.


Utilización del H2 en la actualidad


Además del avance anunciado, el H2 ya ha sido utilizado en estudios experimentales por diversas organizaciones y empresas, con resultados notables:

 

  • Global Technology Applied Research en JPMorgan Chase ha publicado un artículo académico sobre el diseño de algoritmos de optimización cuántica para la optimización de carteras, con resultados numéricos validados con éxito en H2 durante el acceso anticipado.
  • El equipo de aprendizaje automático de Quantinuum demostró una nueva rutina de optimización heurística que puede resolver problemas de optimización con recursos cuánticos mínimos.


Estos estudios recientes están disponibles en documentos técnicos individuales aquí. Y aquí se puede encontrar un artículo publicado por separado en el que se describen las características del H2, la evaluación comparativa y las comparaciones con otro hardware, junto con detalles sobre el récord mundial de entrelazamiento. Todos los documentos técnicos se someterán al proceso de revisión científica por pares.


El H2 ya está disponible a través del acceso basado en la nube de Quantinuum y estará disponible a través de Microsoft Azure Quantum a partir de junio. Además, el cuQuantum SDK de NVIDIA, compuesto por bibliotecas y herramientas optimizadas que ayudan a acelerar los flujos de trabajo de simulación de computación cuántica, permite utilizar un emulador de H2 basado en el ruido.


El Dr. Rajeeb (Raj) Hazra, consejero delegado de Quantinuum, afirmó: "Para cualquiera que pensara que los ordenadores cuánticos capaces de ampliar las fronteras del conocimiento humano y el progreso científico aún están muy lejos, hoy se ha producido un punto de inflexión. Un equipo de científicos de primera fila mundial ha utilizado el ordenador cuántico H2 de Quantinuum para lograr algo que antes no era posible. El H2 representa un momento decisivo para Quantinuum. Nuestro ordenador cuántico de segunda generación, equipado con el procesador cuántico H2 y el software asociado, ofrece actualmente el mejor rendimiento del sector, al tiempo que sienta las bases para acelerar significativamente el camino hacia la computación cuántica tolerante a fallos."