La combinación de procesadores cuánticos con la comunicación clásica en tiempo real

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Ciencia de la información cuántica

Sus antecedentes:

• El hardware cuántico actual está limitado por los qubits ruidosos, los tiempos de coherencia cortos y la conectividad plana.
• Muchas aplicaciones cuánticas requieren una mayor conectividad de qubits y más qubits de los disponibles en una sola unidad de procesamiento cuántico (QPU).
• La conexión de múltiples QPU a través de la comunicación clásica es una solución propuesta, pero carece de pruebas experimentales.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar experimentalmente la creación de estados cuánticos que requieren conectividad periódica utilizando múltiples QPU.
• Validar el uso de circuitos dinámicos con errores reducidos y corte de circuitos para mejorar el cómputo cuántico.
• Establecer un enlace clásico en tiempo real entre las QPU para operaciones de puerta cuántica condicional.

Principales métodos:

• Implementación de circuitos dinámicos con reducción de errores y control clásico basado en mediciones de circuitos intermedios.
• Utilizado el corte de circuitos para construir estados cuánticos a través de múltiples unidades de procesamiento cuántico (QPU).
• Estableció un enlace clásico en tiempo real que conecta dos QPU (127 qubits cada una) para permitir operaciones condicionales entre QPU.

Principales resultados:

• Se crearon con éxito estados cuánticos que requieren conectividad periódica utilizando hasta 142 qubits a través de dos QPU.
• Operaciones de puerta cuántica condicional en tiempo real entre QPU basadas en resultados de medición.
• Mostró una mayor conectividad de qubits y conjuntos de instrucciones a través de un flujo de control mitigado por errores.

Conclusiones:

• Se pueden integrar varios procesadores cuánticos y utilizarlos como una sola computadora cuántica más potente.
• Los circuitos dinámicos mitigados por errores, habilitados por enlaces clásicos en tiempo real, mejoran significativamente la versatilidad y escalabilidad de la computación cuántica.
• Esta realización experimental allana el camino para abordar problemas cuánticos complejos que anteriormente eran intratables debido a las limitaciones del hardware.