La llegada de la corrección de errores a los ordenadores cuánticos se complica. Aunque no está todo perdido

Algunos expertos creen que todo el esfuerzo que se está llevando a cabo en el ámbito de la computación cuántica no va a ninguna parte. Uno de los miembros de la comunidad científica más críticos con los ordenadores cuánticos es el matemático israelí Gil Kalai, profesor en la Universidad de Yale. Según este investigador el incremento del número de estados de los sistemas cuánticos y de su complejidad provocará que acaben comportándose como los ordenadores clásicos, por lo que la superioridad de los primeros acabará evaporándose.

No obstante, la ausencia de un respaldo unánime por parte de la comunidad científica no debe empañar el esfuerzo y los avances notables que están haciendo muchos grupos de investigación, algunos de ellos en instituciones españolas como el CSIC y otros integrados en la estructura de empresas que tienen unos recursos muy abultados, como IBM, Google o Intel, entre otras. De hecho, como cabe esperar, estas últimas defienden que la tan ansiada corrección de errores llegará a los ordenadores cuánticos y les permitirá enfrentarse a un abanico de problemas mucho más amplio que el de los prototipos actuales.

El itinerario de IBM refleja con claridad que esta compañía prevé disponer de la capacidad de corregir errores a partir de 2026. No tiene por qué necesariamente llegar ese mismo año, pero de su promesa se desprende que posiblemente esa barrerá caerá antes de que finalice esta década. Y si finalmente la corrección de errores llega a buen puerto los prototipos de ordenadores cuánticos que tenemos actualmente dejarán atrás su condición de prototipos y nos permitirán afrontar problemas realmente significativos.

Este estudio liderado por el MIT arroja dudas acerca de la mitigación de errores

El principal problema al que se enfrentan los ordenadores cuánticos en el ámbito de la corrección de errores es el ruido, entendido como las perturbaciones que pueden alterar el estado interno de los cúbits e introducir errores de cálculo. La estrategia por la que están optando muchos de los grupos de investigación que están involucrados en el desarrollo de los ordenadores cuánticos consiste en monitorizar las operaciones que llevan a cabo los cúbits para identificar errores en tiempo real y corregirlos. El problema es que desde un punto de vista práctico esta estrategia es muy desafiante.

No obstante, hay un camino alternativo. Se conoce como 'mitigación de errores', y, muy a grandes rasgos, en vez de monitorizar en tiempo real qué sucede en los cúbits permite que lleven a cabo sus cálculos aunque tengan errores y solo al final del proceso se infiere cuál es el resultado correcto. Esta técnica ya está entregando resultados muy prometedores. En cualquier caso, lo que aún no tiene entre manos ningún grupo de investigación, y tampoco ninguna empresa, es una tecnología de corrección de errores completa para ordenadores cuánticos. Y no es fácil ponerla a punto.

Un estudio muy reciente publicado en Nature Physics y liderado por investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), pero en el que también participan otras universidades, ha demostrado que las técnicas de mitigación de errores cuánticos se vuelven más ineficientes a medida que se incrementa la complejidad de la máquina cuántica. Cuantos más cúbits tenga el prototipo de ordenador cuántico más probable será que adolezca de una mayor tasa de errores. Por esta razón estos científicos defienden que la mitigación de errores no es una solución viable a largo plazo si queremos implementar una estrategia de corrección de errores completa.

En su artículo estos investigadores identifican qué técnicas de mitigación son las menos eficaces a la hora de lidiar con el ruido con el propósito de guiar a otros físicos e ingenieros cuánticos y ayudarles a implementar soluciones alternativas más eficaces. De hecho, estos investigadores han confirmado que en sus próximos estudios pretenden cambiar su punto de vista para elaborar posibles soluciones que consigan superar las deficiencias de las estrategias de mitigación de errores. Algunos científicos ya están trabajando en esta área y están obtenido resultados prometedores, por lo que podemos contemplar el futuro de los ordenadores cuánticos con un optimismo razonable.

Imagen | IBM

Más información | Nature Physics

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