Corrección de errores cuánticos

Los ordenadores cuánticos tienen un gran potencial, pero son muy vulnerables a los errores. Nuevas técnicas intentan subsanarlos antes de que se acumulen.

[ALICE MOLLON]

En síntesis

Los ordenadores cuánticos aprovechan fenómenos como la superposición y el entrelazamiento para superar las capacidades de las máquinas clásicas, y podrían tener muchas aplicaciones.

Pero esos dispositivos presentan errores que no pueden subsanarse mediante las técnicas habituales, lo que ha llevado al desarrollo de nuevos métodos de corrección y mitigación. 

Si queremos que los ordenadores cuánticos resulten útiles, hay que optimizar los equipos y los códigos de corrección a fin de evitar que se acumulen los errores sin que se dispare el coste computacional.

En física, todo lo que no está prohibido es obligatorio. En consecuencia, los errores son inevitables y aparecen por doquier: en el lenguaje, la cocina, las comunicaciones, el procesamiento de imágenes y, por supuesto, la computación. Mitigarlos o corregirlos es lo que mantiene a la sociedad en marcha. Podemos arañar un DVD y que siga funcionando, los códigos QR borrosos o rasgados continúan siendo legibles, y las imágenes procedentes de las sondas espaciales viajan cientos de millones de kilómetros y aun así conservan su nitidez. La corrección de errores es uno de los conceptos más básicos en la tecnología de la información. Y es que puede que los errores sean inevitables, pero también son subsanables.

Esa inevitabilidad es aplicable también a los ordenadores cuánticos. Estas nuevas máquinas aprovechan las reglas fundamentales de la física para resolver problemas que resultan intratables usando ordenadores clásicos. Podrían tener profundas implicaciones para la ciencia y los negocios, pero su gran potencia trae consigo grandes vulnerabilidades: los ordenadores cuánticos sufren errores que no afectan a los ordenadores clásicos, por lo que nuestras técnicas de corrección habituales no pueden paliarlos.

Soy una física que trabaja en computación cuántica en IBM, pero no fue allí donde se inició mi carrera. Empecé como teórica de la materia condensada, investigando comportamientos cuánticos de los materiales, tales como la superconductividad. En aquellos momentos ignoraba que eso me conduciría a la computación cuántica, algo que vino más tarde, cuando hice un paréntesis para trabajar en política científica en el Departamento de Estado de EE.UU. De ahí pasé a la Agencia de Proyectos Avanzados de Inteligencia (IARPA, por sus siglas en inglés), donde traté de aplicar los fundamentos de la naturaleza al desarrollo de nuevas técnicas.

Los ordenadores cuánticos daban por entonces sus primeros pasos. Aunque Paul Benioff, del Laboratorio Nacional Argonne, los había propuesto en 1980, los físicos tardaron casi dos décadas en construir el primero. Un decenio después, en 2007, inventaron la unidad básica de datos que emplean los ordenadores cuánticos de IBM, Google y otras compañías, conocida como qubit transmón superconductor (donde «qubit» es el acrónimo inglés de «bit cuántico»). De repente, mi experiencia en superconductividad estaba muy solicitada. Ayudé a desarrollar varios programas de investigación sobre ordenadores cuánticos en IARPA y luego comencé a trabajar en IBM.

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