Diraq doma los qubits: la computación cuántica ahora es confiable al 99.9%

En el mundo de la computación cuántica, el revuelo continúa alrededor de la startup australiana Diraq , que ha logrado un avance significativo en la calidad de las operaciones con qubits. Utilizando la infraestructura de semiconductores existente, la compañía ha alcanzado una precisión sin precedentes del 99.9% al manipular un solo qubit en un procesador cuántico.

Un papel crucial en este logro de Diraq fue el colaborativo con el centro de investigación Imec en Lovaina, Bélgica, un líder independiente en el desarrollo de nanotecnología. Imec fabricó el dispositivo de qubits en una oblea de silicio de 300 mm utilizando materiales CMOS.

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) es el método principal moderno para la fabricación de microchips, transistores y procesadores en obleas de silicio. Los materiales CMOS incluyen silicio, dióxido de silicio, varios metales e impurezas semiconductoras.

“Hemos alcanzado cifras récord en el dispositivo de qubits fabricado por Imec, el principal centro de investigación independiente en nanotecnología del mundo. Nuestra colaboración con ellos es crucial para la hoja de ruta tecnológica de Diraq. Gracias a esta asociación, planeamos superar a nuestros competidores y crear un sistema completamente funcional con corrección de errores”, comentó Andrew Dzurak, CEO y fundador de Diraq.

Para lograr tan alta precisión en las operaciones, Diraq utilizó diversas tecnologías, incluyendo la inicialización optimizada de qubits, retroalimentación en tiempo real, la formación de pulsos de control de voltaje especializados y avanzados métodos analíticos como la tomografía de conjuntos de puertas y pruebas aleatorias.

Los dispositivos creados están diseñados para integrar qubits de silicio con transistores estándar, lo que potencialmente permitirá colocar millones o más qubits en un solo chip. Tal escalabilidad es crucial para la implementación práctica de la corrección de errores cuánticos.

“El resultado logrado es un hito clave hacia la integración de qubits de alta calidad con transistores CMOS estándar en un solo chip”, se lee en el comunicado de prensa de Diraq. Para alcanzar este ambicioso objetivo, la compañía ha reclutado a expertos mundiales en el diseño de procesadores cuánticos.

Los transistores CMOS, con los que los qubits deben integrarse, tienen una enorme contribución a la industria de TI, y se producen en masa en chips de silicio para su uso en dispositivos móviles, computación en la nube y otras infraestructuras. El desarrollo de chips integrados ya está en marcha en colaboración con el fabricante de semiconductores GlobalFoundries, que se encargará de su diseño y fabricación este año. Sin embargo, el proceso de producción debe organizarse de manera impecable.

“Para el uso comercial de la computación cuántica en áreas como el desarrollo de medicamentos dirigidos, el diseño de materiales avanzados, la criptografía y la resolución de problemas de optimización, se necesita corrección de errores cuánticos, que requiere millones de qubits”, explicó Andrew Dzurak. Añadió que la hoja de ruta de Diraq para la creación de procesadores cuánticos escalables se basa en las capacidades de la industria de semiconductores, perfeccionadas durante más de 60 años con inversiones colosales de trillones de dólares.

La corrección de errores cuánticos es un método utilizado para proteger la información de fallos causados por la decoherencia cuántica y otros ruidos. A diferencia de los sistemas clásicos, donde los errores pueden detectarse y corregirse relativamente fácil, en los sistemas cuánticos el estado de los qubits (las unidades básicas de información cuántica) es muy frágil y se destruye fácilmente. La corrección cuántica permite mantener la precisión de los cálculos utilizando qubits adicionales para crear datos redundantes que ayudan a identificar y corregir errores. Esto es crucial para construir computadoras cuánticas fiables y escalables capaces de realizar cálculos extremadamente complejos.

Una característica distintiva de la solución de Diraq es el tamaño compacto de los qubits CMOS en comparación con los transistores modernos. Esto los diferencia favorablemente de otras plataformas cuánticas que requieren una infraestructura costosa y con alto consumo energético.