Un equipo de investigación de computación cuántica dirigido por Daniel Lidar, titular de la Cátedra de Ingeniería Viterbi y profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Ming Hsieh, ha sido nombrado ganador de un Premio de Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria (MURI).
Ensamblaje de computadora cuántica – foto ilustrativa. Crédito de la imagen: Graham Carlow para IBM Research vía FlickrCC BY-ND 2.0
Estas subvenciones altamente competitivas y buscadas apoyan proyectos de investigación básica en áreas de importancia estratégica para el Departamento de Defensa. El equipo de Lidar recibirá un máximo de 6,25 millones de dólares durante cinco años.
Lidar, quien es el Director de la Centro de USC para la ciencia y la tecnología de la información cuánticacolaborará con colegas del Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad Estatal de Iowa, junto con el Dr. Robert Kosut, un experto en control cuántico de la empresa SC Solutions, y un equipo financiado por separado con sede en Australia dirigido por el profesor Kavan Modi, para investigar corrección de errores cuánticos y control cuántico.
Estas técnicas prometen facilitar el desarrollo de computadoras cuánticas que puede ser exponencialmente más rápido que las mejores computadoras clásicas de última generación para ciertos problemas.
“Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver problemas que actualmente son imposibles para las computadoras clásicas, como simular reacciones químicas complejas o descifrar códigos criptográficos modernos”, dijo Lidar. “Sin embargo, un desafío importante en la construcción de una computadora cuántica práctica es lidiar con los errores”.
Al investigar mejoras en la corrección y el control de errores cuánticos, Lidar y su equipo tienen como objetivo superar los desafíos de los errores y la naturaleza delicada de los sistemas cuánticos.
Minimizar los errores de computación cuántica
Este es el segundo Premio MURI para el profesor Daniel Lidar, experto en computación cuántica. Crédito de la imagen: USC Viterbi
Los errores en la computación cuántica pueden surgir de varias fuentes, como el entorno (calor, radiación o campos magnéticos) o imperfecciones en el hardware.
Estos errores pueden hacer que los qubits, que son las unidades fundamentales de información en la computación cuántica, pierdan su frágil estado cuántico o introduzcan cambios no deseados, lo que podría arruinar la computación. Ahí es donde entra en juego la corrección de errores cuánticos.
Un método ampliamente utilizado es el enfoque del código de corrección de errores, que consiste en codificar la información de un solo qubit en varios qubits «físicos». Estos qubits adicionales esencialmente brindan redundancia para que un error pueda detectarse y corregirse sin perder la información original.
“Imagine un juego de ‘teléfono’, donde se pasa un mensaje a través de una fila de personas”, dice Lidar.
“Si cada persona solo susurra a la siguiente, los errores pueden aparecer fácilmente. Pero si todos repiten el mensaje a varios vecinos que comparten los mensajes que recibieron, se vuelve más fácil identificar y corregir cualquier error. La corrección de errores cuánticos funciona de manera similar, pero con qubits y correlaciones cuánticas denominadas entrelazamiento en lugar de personas correlacionadas”.
Garantizar la precisión de la computación cuántica
El equipo de Lidar analizará cómo la corrección de errores cuánticos se cruza con el control cuántico, que implica la manipulación de sistemas cuánticos para realizar tareas o cálculos específicos. El control cuántico se centra en el control preciso de los qubits para garantizar que las operaciones cuánticas deseadas se ejecuten con gran precisión.
“La necesidad del control cuántico surge porque es crucial realizar con precisión las operaciones cuánticas mientras se minimizan los errores y se mantiene la coherencia de los quibits, que es la capacidad de mantener su estado cuántico”, dijo Lidar.
Lograr un control cuántico preciso es un desafío porque los sistemas cuánticos son muy propensos a errores. Lidar y su equipo explorarán cómo mejorar la eficacia de los enfoques de control cuántico, incluido el control de bucle abierto y cerrado, para tratar errores inesperados.
Liderando la carga
Este es el segundo equipo del Premio MURI que Lidar liderará. El proyecto actual se basará en los resultados de la investigación en computación cuántica que encabezó con un premio MURI en 2011.
Lidar, quien también recibió una beca Guggenheim por su trabajo innovador en computación cuántica, señala que su grupo de investigación en USC Viterbi tiene una larga colaboración con los investigadores del MIT y la Universidad Estatal de Iowa, que se remonta al anterior Premio MURI. e incluso antes en el caso del MIT.
“Es increíblemente emocionante que nuestro equipo haya sido seleccionado para este premio”, dijo Lidar. “Reunimos a algunas de las mejores personas a nivel mundial que trabajan en la intersección de la corrección de errores cuánticos y el control cuántico y trabajamos mucho y duro para armar una propuesta competitiva. Todos estamos muy satisfechos de que nuestras ideas hayan sido seleccionadas para recibir financiación y estamos ansiosos por comenzar a trabajar en ellas como equipo”.
Fuente: USC
