Puerta cuántica universal rápida por encima del umbral de tolerancia a las fallas en silicio

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Corrección del error cuántico
• Los qubits de estado sólido

Sus antecedentes:

• Las computadoras cuánticas tolerantes a fallos requieren la corrección de errores cuánticos.
• Los códigos de superficie son una estrategia prometedora de corrección de errores.
• Los qubits de espín de silicio ofrecen ventajas de nanofabricación pero enfrentan desafíos de fidelidad.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar puertas de dos qubits de alta fidelidad en qubits de espín de silicio.
• Para lograr una fidelidad universal de la puerta superior al umbral de tolerancia a fallos.
• Para permitir las computadoras cuánticas de silicio escalables.

Principales métodos:

• Utilizó un control eléctrico rápido con un campo de gradiente inducido por micromagnéticos.
• Empleó un mecanismo de acoplamiento sintonizable de dos qubits.
• Identificó la velocidad óptima de rotación del qubit y la fuerza de acoplamiento para una alta fidelidad.

Principales resultados:

• Logró una fidelidad de puerta de dos qubits del 99,5%.
• Se ha demostrado una fidelidad de puerta de un solo qubit del 99,8%.
• Se ejecutaron con éxito los algoritmos de búsqueda Deutsch-Jozsa y Grover.

Conclusiones:

• La fidelidad universal de la puerta más allá del umbral de tolerancia a fallos se ha demostrado en qubits de espín de silicio.
• El control eléctrico rápido y el acoplamiento ajustable superan las limitaciones de fidelidad anteriores.
• Este avance allana el camino para la computación cuántica de silicio escalable.