Un hito de fidelidad en silicio
Un equipo liderado por investigadores de RIKEN ha demostrado fidelidades de puerta de un solo qubit superiores al 99,99 por ciento en los cinco qubits de una matriz de qubits de espín de silicio, con algunas mediciones cercanas al 99,999 por ciento. Los resultados se publicaron en Nature Physics.
La fidelidad mide con qué frecuencia una operación cuántica produce el resultado deseado. Tasas de error inferiores a una en diez mil sitúan a los dispositivos de silicio en el rango donde los esquemas de corrección de errores pueden empezar a funcionar, y este es el mejor rendimiento de un solo qubit reportado hasta ahora para qubits de espín de silicio.
Los qubits de espín de silicio almacenan información en el espín de un solo electrón. Son unas mil veces más pequeños que los transmones superconductores que usan la mayoría de las computadoras cuánticas actuales, y pueden fabricarse con las mismas herramientas de fabricación CMOS que producen los chips de computadora ordinarios, razón por la cual las fundiciones los estudian de cerca.
Qubits funcionando en paralelo
El problema más difícil es el control paralelo. Cuando varios qubits comparten una línea de control de microondas, las señales se filtran entre sí y la fidelidad cae. El equipo rastreó la principal fuente de esa degradación en una matriz de cinco qubits de silicio y diseñó un protocolo de mitigación basado únicamente en calibraciones de fase por pares.
Usando pulsos de control de ventana Kaiser adaptados en una línea compartida, los investigadores mantuvieron fidelidades superiores al 99,99 por ciento para cada qubit individualmente y mantuvieron ese nivel mientras operaban hasta tres qubits al mismo tiempo. Cuando los cinco funcionaron en paralelo, la fidelidad se mantuvo en el 99,9 por ciento o más, el umbral práctico de tolerancia a fallos.
Por qué importa para el escalado
Las computadoras cuánticas necesitan miles de qubits para abordar problemas útiles, y cada qubit necesita electrónica de control. Si cada qubit requiriera su propia línea dedicada, solo el cableado se volvería inmanejable. Compartir líneas de control es una ruta para sortear ese cuello de botella.
Seigo Tarucha, quien dirige un proyecto de computación cuántica de silicio bajo un programa Moonshot japonés, dijo que el control paralelo fiable es un paso esencial hacia una máquina tolerante a fallos construida sobre qubits de espín de silicio. El artículo sugiere que el enfoque de control debería extenderse a matrices más grandes, según el escalado de potencia que observó el equipo. Ahora laboratorios independientes intentarán reproducir las cifras, que es la prueba habitual para afirmaciones tan precisas.
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