La computación cuántica avanza a pasos agigantados: de los qubits a los qutrits

En Fundación Innovación Bankinter seguimos de cerca los avances en Quantum Computing. En nuestra comunidad de expertos, contamos, entre otros, con algunas de las mentes más brillantes en el ámbito de la computación cuántica, como Darío Gil, vicepresidente senior de IBM y director de IBM Research o Tanisha Bassan, una joven programadora, ganadora de varios premios como el Young Innovator’s to Watch en CES 2019 por su proyecto de aprendizaje automático cuántico. 

En el #FutureTalks con Darío Gil, el experto donde nos explicó los fundamentos de la computación cuántica, cómo se compara con la supercomputación, cuál es el estado del arte y hacia dónde va. 

Si tienes interés en el tema, no te la pierdas. Aquí puedes verla: 

El estado del arte de la computación cuántica

Recientemente, IBM ha superado la marca de los 100 qubits con su nuevo procesador Eagle, con 127 qubits funcionales.  

La hoja de ruta de esta compañía, nos cuenta Darío, incluye producir el primer procesador de 1.000 qubits de aquí a dos años. Y ese es el punto donde los cálculos hechos con hardware cuántico comenzarán a ser realmente útiles, nos dice nuestro experto. 

En paralelo, un nuevo estudio realizado por la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), ha conseguido demostrar que la computación cuántica sobre base de silicio puede alcanzar un 99% de precisión, lo que abre el camino a la fabricación de procesadores cuánticos basados en silicio para su aplicación en el mundo real. Y se podrían utilizar métodos compatibles con los estándares de la industria para la fabricación de los chips informáticos actuales. 

Pero no todo es ciencia e investigación. En lo relativo a la aplicación en el mundo real, en España se acaba de anunciar la puesta en marcha de la iniciativa CUCO que, según el CSIC, “identificará una serie de casos relevantes en la economía española en los que realizar pruebas de concepto para estudiar si la computación cuántica podría mejorar las prestaciones de la computación clásica, respondiendo a necesidades empresariales y proponiendo las métricas correspondientes”. 

Lo importante de esta iniciativa es que permitirá afianzar el ecosistema español de especialistas científicos, ingenieros y programadores en computación cuántica.  

Los qutrits entran en acción

¿Qué son y por qué son importantes los qutrits? 

Un qutrit es un qubit que puede almacenar más valores de estado. Los qubits tienen dos valores de estado y los qutrits pueden tener tres valores, manteniendo los tres estados en superposición.  

El problema al hacer que los osciladores funcionen como qutrits es que su naturaleza cuántica tiende a descomponerse muy rápidamente a través de un mecanismo llamado decoherencia, por lo que es difícil distinguir si la codificación de la información es verdaderamente cuántica o se debe a esta decoherencia o a otro tipo de interferencia. 

Los primeros resultados con qutrits los desveló el pasado abril la Universidad de Berkeley, en la publicación Going Beyond Qubits: New Study Demonstrates Key Components for a Qutrit-Based Quantum Computer. 

Los investigadores desarrollaron un procesador cuántico capaz de codificar y transmitir información utilizando una serie de cinco qutrits, cada uno de los cuales puede representar simultáneamente tres estados. Y a pesar del entorno propenso a errores de los circuitos cuánticos, descubrieron que su plataforma demostró ser resistente y robusta. 

Desde entonces, esta nueva posibilidad cuántica no ha dejado de investigarse, debido a su enorme potencial. Recordemos que cada qubit que se agrega a una computadora cuántica duplica su poder de cómputo. Ese aumento exponencial se dispararía si se pudieran usar qutrits, esto es, bits cuánticos capaces de almacenar tres valores en lugar de dos. Se necesitarían muchos menos qutrits que qubits para programar algoritmos complejos capaces de resolver problemas que no se pueden resolver con computadoras convencionales. 

A finales de 2021, la startup norteamericana Rigetti Computing anunciaba que habían conseguido implementar qutrits en una de sus computadoras cuánticas. 

Según Rigetti, los qutrits permiten técnicas para disminuir drásticamente los errores de lectura (hasta en un 60%), siendo este uno de los grandes problemas a los que se enfrentan las computadoras cuánticas. 

Tendremos que esperar resultados reales tras el anuncio. En todo caso, todo apunta a que, si se consigue un hardware y unos algoritmos lo suficientemente estables, una de las tendencias más prometedoras de la computación cuántica será la de conseguir progresivamente tener más valores de estados, esto es, conseguir unidades cuánticas con tres o más estados. Es lo que los expertos denominan como qudits.