Investigadores de Penn entrelazan cuatro qubits en un diamante a temperatura ambiente 10 veces más rápido

Investigadores de la Universidad de Pensilvania han entrelazado cuatro qubits dentro de un diamante a temperatura ambiente usando una única puerta de control, recortando el tiempo de operación en aproximadamente un 90% respecto al método convencional, al tiempo que mejoraban la precisión —una combinación poco habitual en hardware cuántico, donde velocidad y fidelidad suelen sacrificarse mutuamente.

El equipo, cuyo trabajo se publicó este mes en Nature Nanotechnology, generó un estado entrelazado de cuatro qubits en 14,8 microsegundos. El método convencional, que entrelaza los qubits de dos en dos mediante una secuencia de puertas separadas, tardó aproximadamente diez veces más en alcanzar el mismo estado de cuatro qubits y lo hizo con menor precisión: una fidelidad de 0,69, frente a 0,92 del nuevo método paralelo.

Por qué importa la temperatura ambiente

La mayoría de las plataformas líderes de computación cuántica —incluidos los qubits superconductores que usan IBM y Google— requieren enfriamiento cercano al cero absoluto, lo que añade una enorme sobrecarga de ingeniería en sistemas criogénicos, de vacío y de blindaje. El sistema de Penn utiliza en su lugar un centro de vacante de nitrógeno (NV), un tipo específico de defecto en la red cristalina del diamante que se comporta como un bit cuántico estable.

Convertir un fallo en una característica

El truco técnico es inusualmente elegante: en lugar de combatir la interferencia cruzada que ocurre cuando un pulso de control destinado a un espín nuclear afecta inadvertidamente a sus vecinos, el equipo de Penn ajustó el tiempo y la repetición de su secuencia de control —un patrón llamado XY8— para aprovechar deliberadamente esa interferencia como una operación de entrelazamiento paralelo.

Qué permite esto, y qué no todavía

Los investigadores afirman que el método de control se generaliza a otros tipos de defectos de diamante y a registros de defectos comparables en carburo de silicio y silicio. Las aplicaciones inmediatas incluyen corrección de errores cuánticos, nodos de memoria cuántica para futuras redes cuánticas, y detección cuántica a temperatura ambiente.

La salvedad es la escala: esto sigue siendo una demostración de laboratorio de cuatro qubits, no un procesador cuántico funcional. Pasar de cuatro qubits entrelazados a los miles o millones necesarios para un ordenador cuántico tolerante a fallos de propósito general es un problema de ingeniería separado y mucho más difícil.

Según lo informado por The Quantum Insider, basado en la publicación en Nature Nanotechnology.