Un chip cuántico depura un estado clave y reduce sus errores 40 veces

Las computadoras cuánticas prometen resolver ciertos problemas que resultan muy difíciles para las máquinas convencionales, pero sus unidades de información son extremadamente sensibles al ruido. Un equipo de Google Quantum AI mostró ahora en un procesador superconductivo una forma de preparar con mayor precisión un recurso indispensable para algunos cálculos: el llamado estado mágico. En los intentos que superaron todos los controles, el error se redujo por un factor de 40.

Un qubit puede representar información cuántica, pero pierde con facilidad las propiedades que lo hacen útil. Para que un cálculo complejo no quede arruinado por esas pequeñas fallas, la información debe repartirse y verificarse con métodos de corrección de errores. Los estados mágicos son preparaciones especiales que permiten ampliar el conjunto de operaciones disponibles; sin ellos, una computadora cuántica protegida contra errores no puede ejecutar todos los tipos de cálculo que se esperan de ella.

En lugar de producir muchos estados y someterlos después a un proceso costoso de depuración, los investigadores ensayaron una estrategia llamada cultivo de estados mágicos. Codificaron un estado inicialmente ruidoso en un pequeño grupo de qubits físicos y usaron qubits auxiliares para buscar señales de error sin medir directamente —y por tanto destruir— el estado que querían conservar. Si aparecía una señal de falla, descartaban ese intento; si no, retenían el estado para seguir trabajando con él.

El trabajo también necesitó una manera de medir errores muy raros. Para ello, el grupo desarrolló una técnica de verificación que extrae información sobre el error con muchas menos mediciones que los procedimientos habituales. Según los resultados, los estados seleccionados alcanzaron una fidelidad de al menos 99,99 %, es decir, una coincidencia muy alta con el estado que se pretendía preparar. Además, pudieron transferir esos estados a una estructura mayor compatible con el código de superficie, una de las arquitecturas más estudiadas para proteger información cuántica.

La cifra más llamativa no describe todos los intentos iniciales. El filtro fue estricto: solo cerca del 8 % superó las comprobaciones usadas para estimar la fidelidad. Esa pérdida de rendimiento importa porque cualquier sistema útil deberá generar recursos confiables con rapidez y sin exigir una cantidad desproporcionada de qubits y operaciones adicionales.

Por eso el experimento no equivale a una computadora cuántica lista para aplicaciones generales ni resuelve por sí solo la corrección de errores. Sí prueba, en hardware real, que un estado frágil puede depurarse dentro de una codificación protegida y después integrarse en una estructura más grande. El próximo desafío es comprobar si ese procedimiento conserva sus ventajas al crecer el número de qubits y la complejidad de los cálculos.