Se ha alcanzado un paso importante en la mejora de la eficiencia de la computación cuántica
La computación cuántica promete revolucionar la computación de alto rendimiento. Pero aún hay un largo camino por recorrer.
La simulación de propiedades de materiales para tecnologías cuánticas de próxima generación es una de las pruebas que involucra el uso de computadoras cuánticas. Los científicos realizaron simulaciones cuánticas de defectos de espín en un nuevo estudio del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) Laboratorio Nacional de Argonne y el Universidad de Chicago.
Giulia Galli, profesora de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular y del Departamento de Química de la Universidad de Chicago, científica principal del Laboratorio Nacional de Argonne, colaboradora de Q-NEXT y directora de MICCoM, dijo: “La razón por la que realizamos este tipo de simulaciones es para obtener una comprensión fundamental de las propiedades de los materiales y también para decirles a los experimentadores cómo diseñar mejor los materiales para las nuevas tecnologías. Resultados experimentales obtenidos para sistemas cuánticos suelen ser bastante complejos y pueden ser difíciles de interpretar. Una simulación es importante para ayudar a interpretar los resultados experimentales y luego generar nuevas predicciones.
Los defectos de espín son impurezas específicas en los materiales que podrían proporcionar una buena base para las nuevas tecnologías cuánticas. El estudio de los defectos de espín ofrece un sistema del mundo real para validar las capacidades de computadoras cuánticas.
Galli dijo, “La gran mayoría de los cálculos realizados con computadoras cuánticas en estos días se realizan en sistemas modelo. Estos modelos son interesantes en teoría, pero simular un material real de interés experimental es más valioso para toda la comunidad científica.
Cuando se usan computadoras cuánticas para calcular las propiedades de materiales y moléculas, surge un problema conocido como ruido material que no está presente en las computadoras clásicas. Los cálculos ruidosos producen resultados ligeramente diferentes cada vez que se ejecutan.
El científico de Argonne, Marco Govoni, coautor principal del estudio, dijo: “La incertidumbre de la medida depende del hardware cuántico. Uno de los logros de nuestro trabajo es que pudimos corregir nuestras simulaciones para compensar el ruido que encontramos en el hardware.
El estudiante graduado de la Universidad de Chicago Benchen Huang, el primer autor del estudio, dijo: «Comprender cómo lidiar con el ruido en las computadoras cuánticas para simulaciones realistas es un resultado importante».
«Podemos anticipar que en el futuro podremos tener computación cuántica silenciosa: aprender a eliminar o cancelar el ruido en nuestra simulación también nos enseñará si la ventaja cuántica puede convertirse en una realidad y para qué problemas en la ciencia de los materiales».
Galli mencionado, «En última instancia, el potencial revolucionario de las computadoras cuánticas motivará más trabajo en esta dirección».
“Recién comenzamos. El camino por delante promete estar lleno de emocionantes desafíos.
Referencia de la revista:
- Benchen Huang, Marco Govoni y Giulia Galli. Simulación de la estructura electrónica de defectos de espín en computadoras cuánticas. YO: 10.1103/PRXQuantum.3.010339
