China logra una eficiencia de transmisión del 98% en un avance significativo con un enrutador cuántico único

Superconductora Origin Wukong. Foto: Cortesía del Centro de Investigación de Ingeniería de Computación Cuántica de Anhui.

Equipos de investigación chinos han logrado un avance significativo en una superconductora de desarrollo propio. Las pruebas demuestran una eficiencia de transmisión de información de hasta el 98% para un único enrutador cuántico, según informó Origin Quantum Computing Technology Co., uno de los participantes del proyecto, en un comunicado de prensa el jueves.

Tian Feng, exdecano del Instituto de Investigación de la Industria de Inteligencia de SenseTime, afirmó que la importancia del avance radica no solo en la eficiencia de transmisión del 98 %, sino también en ofrecer una nueva forma de reducir la complejidad operativa y los errores acumulados en la computación cuántica.

Este logro fue fruto de la colaboración de varios equipos de investigación chinos.

Los equipos desarrollaron un sistema de enrutamiento cuántico coherente para la memoria de acceso aleatorio cuántico (QRAM) de tipo bucket-brigade para la superconductora Origin Wukong. El sistema actúa como un "carril rápido" para la transmisión de datos, lo que ayuda a abordar un desafío clave en la escalabilidad de la QRAM.

La memoria QRAM es un componente funcional clave para algoritmos como la búsqueda cuántica y el aprendizaje automático cuántico. Su núcleo es un "enrutador cuántico", que dirige los datos al destino correcto según las instrucciones de direccionamiento.

Sin embargo, en los diseños convencionales, a medida que la red de enrutamiento se expande, cada nodo adicional requiere un gran número de puertas cuánticas estándar para descomponer y ejecutar las instrucciones capa por capa, lo que aumenta drásticamente la profundidad del circuito y la acumulación de errores, limitando así la escalabilidad de la QRAM, según el comunicado.

Los investigadores construyeron tres enrutadores cuánticos independientes y una red de enrutamiento cuántico de dos capas directamente en la superconductora independiente de tercera generación Origin Wukong de China para realizar pruebas. Los resultados mostraron que un solo enrutador cuántico alcanzó una eficiencia de transmisión de información de hasta el 98 %, mientras que la red de dos capas alcanzó una eficiencia de transmisión general del 93 %. En las pruebas de acceso aleatorio, la fidelidad promedio alcanzó el 94,8 % para el enrutador cuántico único y el 82,4 % para la red de dos capas.

Este avance ofrece una nueva forma de integrar la memoria QRAM escalable en el hardware superconductor existente, según los investigadores. También demuestra que la investigación china en computación cuántica está trascendiendo la mejora de métricas de rendimiento individuales para centrarse en la prueba de funciones cuánticas más complejas en máquinas reales, según un informe publicado el miércoles por el Science and Technology Daily. Este enfoque podría, además, contribuir a reducir los costes de computación y mejorar la eficiencia, al tiempo que ofrece una nueva manera de integrar mejor los chips cuánticos con el diseño de circuitos.

A medida que crecen las redes de memoria cuántica, se requieren más operaciones secuenciales, lo que aumenta el riesgo de que los errores afecten a los resultados finales, según Tian. Al acortar las rutas de operación críticas y mejorar la eficiencia de los nodos de enrutamiento individuales, este nuevo enfoque podría permitir que el hardware existente admita tareas de almacenamiento y acceso a datos cuánticos más complejas.

Tian afirmó que el resultado también sugiere que el desarrollo de chips cuánticos no debe juzgarse únicamente por el número de bits cuánticos, o cúbits, sino también por la eficiencia con la que se utilizan. Este enfoque aprovecha niveles de energía adicionales de los cúbits superconductores sin simplemente añadir más cúbits físicos, lo que podría facilitar el control y la calibración.

Sin embargo, Tian advirtió que una eficiencia de enrutamiento del 98% no significa que la QRAM a gran escala esté lista para su comercialización. El control de errores, la estabilidad del hardware y los costos del sistema seguirán siendo desafíos importantes a medida que las redes se expandan.