IBM Conecta Dos Procesadores de 120 Qubits con 99% de Precisión en la Transmisión

Los investigadores de IBM han conectado dos procesadores Nighthawk R1 de 120 qubits y han logrado una precisión promedio de transmisión de estados cuánticos del 99%. El experimento demostró la posibilidad de combinar chips superconductores individuales en sistemas más grandes. Los resultados están en un preprint y aún no han sido sometidos a revisión por pares independiente.

La escalabilidad es uno de los principales desafíos de las computadoras cuánticas: aumentar el número de qubits en un solo chip complica la gestión, las conexiones electrónicas y la supresión de errores. Una alternativa es combinar varios chips más pequeños, pero esto requiere transmitir estados entre procesadores sin destruir la información.

El equipo de IBM utilizó cuatro conectores L-coupler. Cada uno incluye un cable coaxial de aluminio superconductor de 80 cm de largo, dos qubits intermedios ajustables y dos elementos de acoplamiento basados en RF-SQUID. Los cables están conectados perpendicularmente a las superficies del procesador, permitiendo más conexiones. El estado del qubit se transfiere secuencialmente a través del conector a un qubit de otro procesador. El mejor conector logró un 99.29%: el estado transmitido coincide estrechamente con el original con alta precisión.

Para probar el funcionamiento conjunto de los chips, se realizaron operaciones CZ de dos qubits, creando entrelazamiento. La precisión promedio de las operaciones interprocesador fue del 94.75%, con un máximo del 96.42%. Los científicos también crearon simultáneamente dos pares entrelazados a través de conectores vecinos y demostraron estados GHZ de cuatro y seis qubits distribuidos entre los procesadores.

No se demostró un sistema universal capaz de utilizar los 240 qubits para algoritmos arbitrarios. La principal limitación es la calidad de las operaciones interprocesador: el 94.75% es significativamente inferior a las mejores operaciones de dos qubits dentro de los chips modernos, y en algoritmos complejos, los errores se acumulan. Las pérdidas de coherencia y las características del conector afectan la transmisión: el campo magnético durante el enfriamiento del cable degrada significativamente sus parámetros.

Según la hoja de ruta de IBM, planean combinar hasta tres módulos Nighthawk en sistemas con 360 qubits programables. En agosto, la compañía presentó una arquitectura criogénica modular para alojar y enfriar múltiples procesadores.