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Científicos superan un obstáculo oculto para computadoras cuánticas más potentes
Investigadores del centro RIKEN lograron controlar con alta precisión cinco qubits de silicio funcionando a la vez, tras identificar y corregir una fuente clave de errores. El avance, publicado en Nature Physics, apunta a construir procesadores cuánticos más grandes.
Redacción PicoTecno
· Actualizada 27 de octubre de 2026 a las 18:38
3 min de lectura
(J o / Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0)
Según informó ScienceDaily, un equipo del Centro RIKEN para la Ciencia de la Materia Emergente, en Japón, y sus colaboradores dieron un paso importante para resolver una dificultad que frena el desarrollo de computadoras cuánticas grandes y útiles. El trabajo fue publicado en la revista Nature Physics.
Los qubits de espín de silicio son una de las alternativas más prometedoras, porque pueden fabricarse con los mismos procesos de semiconductores que se usan para hacer los chips convencionales. El problema es que, cuando se controlan varios de estos qubits al mismo tiempo, sus operaciones tienden a volverse menos precisas. Para construir equipos cuánticos prácticos y de gran tamaño, hace falta manipular muchos qubits en simultáneo sin que aumenten los errores.
En el experimento, los investigadores usaron un arreglo de cinco qubits conectados a una misma línea de control por microondas. Al analizar qué provocaba las fallas durante la operación simultánea, detectaron que una causa importante era el llamado desplazamiento AC Stark, un efecto en el que las señales de microondas modifican los niveles de energía efectivos de un qubit y, con ello, la fase de su estado cuántico. Esos cambios de fase pueden alterar el funcionamiento previsto, sobre todo cuando varios qubits se controlan a la vez.
Para compensarlo, el equipo desarrolló un método de calibración que no requiere calibrar por separado cada combinación posible de qubits, sino solo los pares. Según explicó el investigador Yi-Hsien Wu, primer autor del trabajo, esta estrategia resulta más práctica cuando el sistema tiene una cantidad grande de qubits. La técnica se combinó con un diseño de dispositivo mejorado y con pulsos de microondas ajustados con cuidado.
Los resultados mostraron que cada uno de los cinco qubits, evaluados por separado, alcanzó una fidelidad de compuerta de un solo qubit superior al 99,99 %, y el mejor caso se acercó al 99,999 %. La fidelidad indica qué tan cerca está una operación cuántica del resultado esperado. Con hasta tres qubits activos al mismo tiempo, la fidelidad se mantuvo por encima del 99,99 %. Cuando los cinco funcionaron juntos, la precisión rondó el 99,9 %, un nivel que se aproxima a lo necesario para la computación cuántica tolerante a fallos.
El método redujo los errores de forma notable, aunque no los eliminó por completo. Los autores atribuyeron la pérdida restante a la decoherencia inducida por el accionamiento, un efecto provocado por la mayor potencia de microondas que requiere operar varios qubits a la vez. A diferencia de los desplazamientos de fase que corrige la nueva técnica, la decoherencia implica la pérdida de la coherencia cuántica necesaria para realizar operaciones confiables. Los investigadores consideran que mejoras futuras en el diseño del dispositivo podrían ayudar a mitigarla.
Más allá de la precisión, el resultado es relevante por la forma de escalar estos sistemas. Dar a cada qubit su propio sistema de control independiente volvería cada vez más difícil manejar los equipos. Compartir líneas de control podría ser una vía más práctica, y el estudio sugiere que es viable mantener la exactitud con ese esquema. Seigo Tarucha, responsable de un proyecto de computación cuántica con silicio financiado por el programa Moonshot Goal 6 de JST, señaló que el control paralelo confiable es un paso esencial hacia el objetivo de construir una computadora cuántica tolerante a fallos basada en qubits de silicio.
