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Control de calidad para simuladores cuánticos

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha avanzado de forma importante hacia el aprovechamiento del comportamiento extraño de los sistemas cuánticos de muchos cuerpos de forma controlada mediante el desarrollo de una prueba que sirve para certificar el funcionamiento correcto de simuladores cuánticos fotónicos.
Control de calidad para simuladores cuánticos
A lo largo de los últimos veinte años, se ha avanzado de forma espectacular hacia el desarrollo de un ordenador cuántico de uso general. No obstante, un dispositivo como este, con la capacidad de resolver problemas en una fracción del tiempo que tardan los superordenadores más rápidos del mundo, todavía está lejos de ser realidad.

En la actualidad, existe una especie de etapa intermedia que sí queda al alcance: los simuladores cuánticos. Estos dispositivos utilizan fenómenos cuánticos para resolver tareas específicas que no se pueden tratar de forma eficiente con métodos convencionales. Gracias al apoyo de la Unión Europea, los científicos desarrollaron un nuevo método de certificación para simuladores cuánticos fotónicos.

Estos sistemas controlables de muchos cuerpos utilizan las propiedades mecánico-cuánticas de los fotones, como el entrelazamiento y la superposición, con el fin de obtener información de otros sistemas cuánticos. La finalidad del proyecto REQS (Reliable quantum simulators) era garantizar que funcionan del modo esperado.

Los científicos estudiaron el funcionamiento de pequeñas simulaciones cuánticas con fotones del proceso de enfriamiento de un sistema hamiltoniano en condiciones realistas de laboratorio. También se evaluó la solidez de las simulaciones cuánticas del muestreo de bosones que podrían servir como atajo para lograr una velocidad mayor para la computación cuántica.

En el muestreo de bosones se utiliza una red de divisores de haz que convierte un conjunto de fotones que llegan a unos puertos de entrada en un segundo conjunto que sale por varios puertos de salida. La tarea de la red óptica lineal cuántica es determinar la probabilidad de que una configuración de entradas determinada dé lugar a una salida en particular.

Sobre esta base se desarrolló el método bastante sencillo y, a la vez, matemáticamente riguroso para certificar de forma fiable una amplia familia de simuladores cuánticos fotónicos. Los científicos derivaron el límite inferior de fidelidad para estados multibosónicos e introdujeron la noción de nulificadores de estado no gausianos.

Hasta la fecha, la mayoría del esfuerzo se ha dedicado a hacer realidad las tecnologías cuánticas y apenas se había prestado atención a la certificación. Aunque pensado a la medida de dispositivos ópticos, el método REQS podría abrir el camino para demostrar que los dispositivos cuánticos están a la altura de lo que se espera de ellos.

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Palabras clave

Control de calidad, simulador cuántico, sistemas de muchos cuerpos, ordenador cuántico, método de certificación
Número de registro: 181085 / Última actualización el: 2016-04-21
Dominio: Tecnologías industriales
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