Abordar el decaimiento de la fidelidad en la computación cuántica
Los últimos avances de la computación cuántica están atrayendo cada vez más el interés de la comunidad científica. Debido al gran paralelismo de la mecánica cuántica de muchos cuerpos que forma su base, los algoritmos cuánticos prometen un rendimiento sin precedentes a la hora de procesar la información. Como consecuencia, los ordenadores cuánticos tendrán el potencial de simular comportamientos mecánicos complejos, desde sistemas cuánticos hasta modelos que describan el movimiento de electrones en cristales. La investigación llevada a cabo en la red interdisciplinar y transnacional del proyecto EDIQIP, formada por universidades y centros de investigación, se centró en las barreras de la decoherencia. El procesamiento de información cuántica depende de la capacidad de garantizar y controlar la evolución unitaria de una serie de qbits acoplados durante largos periodos de tiempo. Por «decoherencia» se entiende la degradación de estados de superposición, lo que básicamente da lugar a la pérdida de información almacenada y causa fallos de computación. La decoherencia inducida por acoplamientos inevitables al entorno circundante representa uno de los principales obstáculos de la implementación experimental de un ordenador cuántico. Incluso si no se produjeron acoplamientos externos, las imperfecciones estáticas internas siguen dentro de un ordenador cuántico. Estas imperfecciones estáticas generan acoplamientos menores entre qbits y separación de los niveles de energía entre un qbit y otro. El objetivo de los investigadores de la Universidad Paul Sabatier era investigar su efecto sobre la precisión de los cálculos cuánticos. Se llevaron a cabo amplios estudios numéricos y analíticos sobre un algoritmo cuántico bien definido, que describe la dinámica en un espacio de fases mixto con movimiento caótico e integrable. Sobre la base de la teoría de matrices aleatorias (TMA), se estableció una ley de separación para el decaimiento universal de la fidelidad y se amplió para incluir los efectos disipadores. Además del decaimiento exponencial, se observó que las imperfecciones provocan un descenso gaussiano que limita significativamente los tiempos de computación máximos fiables. En la siguiente fase de investigación, los socios del proyecto EDIQIP explotarán el conocimiento y la experiencia obtenidos en el desarrollo de un método de corrección general para solventar los desastrosos efectos de las imperfecciones estáticas.
