Este nuevo prototipo de procesador cuántico superconductor logró resultados de evaluación comparativa para rivalizar con el nuevo Willow QPU de Google.
Investigadores en China han desarrollado una unidad de procesamiento cuántico (QPU) que es 1 cuatrillón (10¹⁵) de veces más rápida que las mejores supercomputadoras del planeta .
El nuevo prototipo de chip de 105 qubits, denominado «Zuchongzhi 3.0», que utiliza qubits superconductores , representa un importante paso adelante para la computación cuántica , dijeron científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) en Hefei.
Rivaliza con los resultados de evaluación comparativa establecidos por el último Willow QPU de Google en diciembre de 2024, que permitió a los científicos reivindicar la supremacía cuántica (donde las computadoras cuánticas son más capaces que las supercomputadoras más rápidas) en evaluaciones comparativas de laboratorio.
Los científicos utilizaron el procesador para completar una tarea en el ampliamente utilizado punto de referencia de muestreo de circuito aleatorio (RSC) de computación cuántica en solo unos cientos de segundos, dijeron en un nuevo estudio publicado el 3 de marzo en la revista Physical Review Letters .
Esta prueba, una tarea de muestreo de circuito aleatorio de 32 capas y 83 cúbits, también se completó un millón de veces más rápido que el resultado establecido por el chip Sycamore de la generación anterior de Google , publicado en octubre de 2024. Frontier , la segunda supercomputadora más rápida del mundo, solo podría completar la misma tarea en 5.900 millones de años, en contraste.
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Aunque los resultados sugieren que las QPU son capaces de alcanzar la supremacía cuántica, la evaluación comparativa específica de RCS utilizada favorece los métodos cuánticos. Además, las mejoras en los algoritmos clásicos que impulsan la computación clásica podrían reducir la brecha, como ocurrió en 2019 cuando los científicos de Google anunciaron por primera vez que una computadora cuántica había superado a una computadora clásica , en el primer uso de la evaluación comparativa RSC.
«Nuestro trabajo no solo amplía las fronteras de la computación cuántica, sino que también sienta las bases para una nueva era en la que los procesadores cuánticos desempeñan un papel esencial para abordar los sofisticados desafíos del mundo real», afirmaron los científicos en el estudio.
Rivalizando con el mejor procesador cuántico de Google
La última versión de Zuchongzhi incluye 105 cúbits transmon (dispositivos fabricados con metales como el tántalo, el niobio y el aluminio, con menor sensibilidad al ruido) en una red rectangular de 15 x 7. Esto se basa en el chip anterior, que incluía 66 cúbits.
Una de las áreas más importantes para la viabilidad de la computación cuántica en entornos reales es el tiempo de coherencia, una medida del tiempo durante el cual un cúbit puede mantener su superposición y aprovechar las leyes de la mecánica cuántica para realizar cálculos en paralelo. Tiempos de coherencia más largos permiten realizar operaciones y cálculos más complejos.
Otra mejora importante se produjo en la fidelidad de las puertas y la corrección de errores cuánticos, lo cual ha sido un obstáculo para el desarrollo de computadoras cuánticas útiles. La fidelidad de las puertas mide la precisión con la que una puerta cuántica realiza su operación prevista. Una puerta cuántica es análoga a una puerta lógica clásica, que realiza una operación específica en uno o más cúbits, manipulando su estado cuántico. Una mayor fidelidad de los cúbits implica menos errores y cálculos más precisos.
Zuchongzhi 3.0 tuvo un rendimiento impresionante con una fidelidad del 99,90 % en puertas paralelas de un solo cúbit y del 99,62 % en puertas paralelas de dos cúbits. La QPU Willow de Google superó ligeramente la competencia, con resultados del 99,97 % y el 99,86 %, respectivamente.
Estas mejoras fueron posibles en gran medida gracias a mejoras de ingeniería, incluyendo mejoras en los métodos de fabricación y un diseño optimizado de cúbits, según explicaron los científicos en el estudio. Por ejemplo, la última iteración define litográficamente los componentes de los cúbits utilizando tantalio y aluminio, unidos mediante un proceso de chip invertido con protuberancias de indio. Esto mejora la precisión y minimiza la contaminación.
