La cuántica H2 crea materia cuántica topológica no abeliana y entrelaza sus anyones

Quantinuum se enorgullece y emociona al anunciar este importante paso hacia la computación cuántica tolerante a fallas. Este logro fue especialmente posible gracias al lanzamiento del System Model H2 de Quantinuum, la computadora cuántica de más alto rendimiento jamás creada.

El lanzamiento oficial del procesador cuántico H2 de Quantinuum, impulsado por Honeywell, sigue a un extenso trabajo previo con una variedad de socios globales y fue esencial para la creación y manipulación controlada de anyones no abelianos. El control preciso de los anyones no abelianos ha sido considerado durante mucho tiempo como la alternativa más viable para el uso de cúbits topológicos en una computadora cuántica tolerante a fallas.

Tony Uttley, presidente y director de operaciones de Quantinuum, declaró: “Con nuestro sistema de segunda generación, estamos entrando en una nueva fase de la computación cuántica. La H2 destaca la oportunidad de lograr resultados valiosos que solo son posibles con una computadora cuántica. El desarrollo del procesador H2 también constituye un paso fundamental para avanzar hacia la computación cuántica universal tolerante a fallas”.

Agregó: “Esta demostración es un hermosa prueba del poder de nuestra hoja de ruta de hardware de la serie H y refuerza nuestro objetivo principal, que es permitir a nuestros clientes abordar problemas que anteriormente estaban fuera del alcance de las computadoras clásicas. Las implicaciones para la sociedad son significativas y ansiamos ver cómo esta tecnología realmente cambia el mundo”.

Uno de los primeros experimentos que se llevaron a cabo en la H2 por parte de los científicos de Quantinuum, en colaboración con investigadores de la Universidad de Harvard y Caltech, demostró un nuevo estado de la materia, un estado topológicamente ordenado no abeliano. Esta es una área de especialización que se ha desarrollado en “modo sigiloso” durante algunos años dentro de Quantinuum, con el equipo central radicado en Múnich y bajo la dirección del Dr. Henrik Dreyer.

Today at @TheEconomist's Commercialising Quantum event, Raj Hazra, @QuantinuumQC's CEO, tells @djasonpalmer that collaboration is key & everyone from hardware manufacturers to policymakers, has a part to play in shaping a profitable, secure future. #EconQuantum pic.twitter.com/TQGLWpbWz1

— Quantinuum (@QuantinuumQC) May 17, 2023

Gracias a las funciones diferenciadoras y el control de precisión del procesador H2, el estado topológico (que es esencialmente un cúbit con capacidad de compuerta limitada) se creó de manera tal que sus propiedades podrían controlarse con precisión en tiempo real, lo que demuestra la creación, el entrelazado y la aniquilación (medición) de anyones no abelianos.

Los resultados, que se publicaron hoy en la preimpresión de un detallado artículo científico que está disponible en arXiv, describen en detalle el trabajo de Quantinuum. Este trabajo abre nuevos y emocionantes campos de investigación dentro de la física de la materia condensada, lo que habría sido imposible de lograr solo con una computadora clásica. Junto con otros códigos de corrección de errores cuánticos (QEC) —disponibles aquí y aquí—, con este logro demostramos que es solo cuestión de tiempo hasta que el hardware de Quantinuum se consolide como el camino más viable hacia la tolerancia a fallas.

“La computación cuántica tolerante a fallas es nuestro objetivo final. Nuestro liderazgo mundial en computación cuántica sigue demostrándose por medio de avances reales, y la creación y manipulación de anyones no abelianos para crear cúbits topológicos es otro ejemplo de que cuando se proporcionan herramientas increíbles a personas brillantes, encontrarán algo increíble que hacer con ellas”, expresó Ilyas Khan, fundador y director de productos de Quantinuum. “Este podría ser un punto de inflexión para la industria de la computación cuántica comparable a la invención del transistor, y el hecho de que hayamos utilizado una computadora cuántica como herramienta para crear cúbits topológicos, que constituyen un avance significativo hacia la computación cuántica tolerante a fallas, es testimonio de nuestra creencia de larga data de que los sistemas cuánticos se exploran y crean mejor por medio de otros sistemas cuánticos. Esto es precisamente lo que Feynman anticipó en sus ahora famosas observaciones, que a menudo se citan como fundamentos de la computación cuántica”.

Agregó: “Ansiamos continuar avanzando sobre la base de este avance crítico. Se avecinan tiempos emocionantes para toda la industria y tenemos algunos hitos adicionales que no podemos esperar para compartir con el mundo”.

Innovaciones en la H2

Las funciones iniciales de la H2 incluyen 32 cúbits totalmente conectados y de alta fidelidad, y una arquitectura completamente nueva que mejora el diseño lineal del System Model H1 (con una nueva trampa de iones cuya forma ovalada se asemeja a una “pista de carreras”). Quantinuum demostró la capacidad de la H2 al mostrar un estado GHZ de 32 cúbits (un estado cuántico con todos los 32 cúbits entrelazados de forma integral), el más grande registrado.

El exclusivo diseño de “pista de carreras” del System Model H2 permite la conectividad total entre lo cúbits, lo que significa que cada cúbit en la H2 se puede entrelazar de forma directa con cualquier otro cúbit del sistema. Esto, a corto plazo, reduce los errores generales en los algoritmos y, a largo plazo, abre oportunidades adicionales para nuevos códigos de corrección de errores más eficientes: ambos críticos para continuar acelerando las capacidades de la computación cuántica. Cuando se combina con la demostración de anyones no abelianos controlados, este logro integrado pone de relieve un paso importante en el almacenamiento y procesamiento de información cuántica topológica.

Además, el nuevo diseño constituye un paso importante para mostrar el potencial de escalado de los dispositivos de trampa de iones. La H2 no solo es una demostración de la capacidad de escalado de las trampas de iones en la arquitectura de los dispositivos cuánticos de carga acoplada (QCCD), que muestra la capacidad de escalar simultáneamente el número de cúbits mientras se mantiene el rendimiento, sino que también contiene nuevas tecnologías que allanan el camino para un mayor escalado en generaciones posteriores. Al igual que los sistemas de primera generación, la H2 está diseñada para permitir futuras actualizaciones a lo largo de su ciclo de vida como producto, lo que significa que tanto el número como la calidad de los cúbits mejorarán.

Creado sobre las bases comprobadas de la serie H de Quantinuum, el System Model H2 incluye numerosas características distintivas que lo diferencian colectivamente de otros tipos de computadoras cuánticas: conectividad integral, reutilización de cúbits, medición en medio del circuito con lógica condicional, operaciones de cúbits de alta fidelidad líderes en la industria y tiempos de coherencia prolongados. Además, se espera que las impresionantes mejoras en el rendimiento del System Model H1 para lograr récords de volumen cuántico (QV) cada vez mayores sigan presentes con la H2. La H2 se lanza con un volumen cuántico de 65.536, que supera el último récord anunciado que se consiguió con la H1-1 en febrero de este año.

Uso de la H2 en la actualidad

Además de este avance, la H2 ya ha sido objeto de estudios experimentales por parte de diversas organizaciones y empresas, con resultados notables:

Global Technology Applied Research de JPMorgan Chase publicó un artículo académico sobre el diseño de algoritmos de optimización cuántica para la optimización de carteras, con resultados numéricos validados con éxito en la H2 durante el acceso anticipado.
El equipo de aprendizaje automático de Quantinuum demostró una nueva rutina de optimización heurística que puede resolver problemas de optimización con recursos cuánticos mínimos.
Estos estudios recientes están disponibles en documentos técnicos individuales aquí. Aquí puede consultarse un artículo publicado por separado en el que se describen las características y funciones de la H2, las pruebas de rendimiento y las comparaciones con otros hardware, junto con detalles sobre el récord mundial de entrelazamiento. Todos los artículos técnicos se someterán al proceso de revisión por parte de expertos científicos en el campo.

La H2 ya está disponible a través del acceso basado en la nube desde Quantinuum y estará disponible a través de Microsoft Azure Quantum a partir de junio. Además, un emulador informado por ruido de la H2 es posible gracias al kit de desarrollo de software (SDK) cuQuantum de NVIDIA, compuesto por bibliotecas (libraries) y herramientas optimizadas para acelerar los flujos de trabajo de simulación de la computación cuántica.

El Dr. Rajeeb (Raj) Hazra, director ejecutivo de Quantinuum, expresó: “Para todos los que pensaban que las computadoras cuánticas capaces de superar los límites del conocimiento humano y del progreso científico aún se encuentran lejos, hoy se produce un punto de inflexión. Un equipo de científicos líder a nivel mundial utilizó la computadora cuántica H2 de Quantinuum para lograr algo que antes no era posible”. Luego comentó: “La H2 representa un momento trascendental para Quantinuum. Nuestra computadora cuántica de segunda generación impulsada por el procesador cuántico H2 y el software asociado, ofrece el mejor rendimiento de la industria en la actualidad, a la vez que establece las bases para acelerar significativamente el camino hacia la computación cuántica tolerante a fallas”.

How do security leaders mitigate the risk of the quantum threat? On May 17th, join our CIO, Jeff Miller, and cybersecurity experts as they discuss “Harvest now, decrypt later: what are bad actors doing today, and how do security leaders prepare for the storm that is coming?” pic.twitter.com/YgfQZ44jTd

— Quantinuum (@QuantinuumQC) May 11, 2023

Fuente:Quantinuum