Investigadores de Rutgers, IBM y otras instituciones lograron que un computador cuántico revise lo que ocurre en su interior y responda mientras corre, reiniciando partes del sistema una y otra vez para frenar el caos. El experimento, publicado en Nature Physics, es una de las mayores demostraciones hasta ahora de control cuántico con retroalimentación en tiempo real.
El trabajo se realizó en un procesador IBM Quantum Heron de 156 qubits, uno de los más potentes del mundo. El equipo usó una cadena conectada de hasta 100 qubits y ejecutó cerca de 5,000 operaciones que enlazan pares de qubits, junto con casi 5,000 comprobaciones y reinicios.
Por qué importa la corrección en vivo
Hoy ningún laboratorio ha construido una máquina cuántica verdaderamente tolerante a fallos. Los qubits son frágiles: el calor, las señales electromagnéticas o un pulso imperfecto alteran su estado y los errores se acumulan hasta que el cálculo deja de ser fiable.
A diferencia de un bit clásico, la información cuántica no se puede copiar a voluntad y medirla puede destruir el estado útil. Por eso hace falta detectar y corregir errores muchas veces durante un mismo cálculo, sin perder lo que se está computando.
«Para construir un computador cuántico tolerante a fallos tenemos que hacer estas comprobaciones y correcciones no solo una o dos veces, sino un número enorme de veces durante un cálculo», dijo Jedediah Pixley, profesor de Rutgers y uno de los autores principales.
El umbral entre el caos y el control
El sistema alternaba dos tareas. Una «revolvía» la información entre qubits vecinos, como barajar un mazo. La otra medía qubits individuales y los reiniciaba cuando hacía falta. Cuando el revoloteo dominaba más de la mitad del tiempo, ganaba el caos. Cuando las comprobaciones y reinicios eran más frecuentes, el equipo podía guiar los qubits hacia un estado ordenado.
En torno a un equilibrio de 50-50, un pequeño cambio en cuál tarea prevalecía transformaba de golpe todo el sistema. Los físicos lo describen como una transición de fase, similar a cuando el agua se congela. El resultado confirma que ese tippeo entre desorden y control también aparece en hardware cuántico real.
«El reto no era solo medir un qubit, sino hacerlo de forma repetida mientras el resto del procesador seguía operando», explicó Maika Takita, científica principal de IBM en corrección de errores cuánticos. El acuerdo entre la teoría y el experimento se volvió más nítido al escalar el tamaño del circuito, señal de un comportamiento colectivo y no de un accidente en un chip pequeño.
En el estudio firman Bibek Pokharel y colaboradores. Además de Rutgers e IBM participaron equipos de City College of New York, CUNY, Iowa State, Ames National Laboratory, Penn State y Louisiana State University.
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