Hardware · Quantum Computing
IBM prueba interconexiones cuánticas de 80 cm entre dos procesadores de 120 qubits
IBM prueba interconexiones cuánticas entre dos procesadores Nighthawk. Transfieren estados al 99 %, pero las puertas entre chips aún fallan un 5 %.
Lo esencial
- IBM conecta dos procesadores Nighthawk de 120 qubits con cuatro cables superconductores de unos 80 cm, montados con los módulos ya en el criostato.
- La transferencia de estado entre chips llega al 99,00 % de fidelidad media; las puertas CZ entre qubits de chips distintos, al 94,75 %.
- Es un preprint sin revisar con chips de prueba parcialmente cableados: no hay corrección de errores entre módulos.
Un equipo de IBM Research ha conectado dos procesadores superconductores de 120 qubits con cuatro interconexiones cuánticas de unos 80 centímetros de cable y ha hecho funcionar puertas lógicas entre qubits de chips distintos. Lo cuenta en un preprint publicado el 21 de octubre, todavía sin revisión por pares. Según los autores, es la primera interconexión de varios canales entre procesadores superconductores de muchos qubits.
Es una pieza de la arquitectura modular: en lugar de un chip cada vez más grande, varios módulos unidos por enlaces que les permiten funcionar como una sola máquina. Dentro de cada módulo, una red densa de qubits; entre módulos, menos conexiones. Según el preprint, repartir así la máquina ayuda aunque los enlaces entre módulos tengan tasas de error un orden de magnitud mayores que las puertas dentro del chip.
Qué han montado
- Dos procesadores Nighthawk R1 de prueba. Para ir más rápido, solo se cablearon y midieron los qubits que rodean los enlaces, y se omitieron pasos de fabricación que mejoran la coherencia de los qubits.
- Cuatro enlaces. Cada uno une un qubit de cada chip a través de dos qubits ajustables dedicados, dos acopladores y un cable coaxial de aluminio superconductor de unos 80 cm. El cable entra perpendicular al chip, para que quepan más conexiones, y se une a él con una soldadura en frío de indio hecha con los dos módulos ya instalados en el criostato.
- Un problema nuevo con el campo magnético. Si el cable se enfría en presencia de un campo magnético, pierde calidad: en las pruebas, la pérdida se multiplicó por seis entre campo nulo y 14 gauss, y no se recupera después. Lo han resuelto de momento con dos capas de blindaje magnético, que los autores consideran una solución provisional.
Qué resultados da
| Operación entre los dos chips | Fidelidad media | Mejor enlace |
|---|---|---|
| Transferencia de estado | 99,00 % | 99,29 % |
| Puerta CZ entre qubits de chips distintos | 94,75 % | 96,42 % |
Con esas puertas generan estados entrelazados repartidos entre los dos procesadores: un par de Bell con una fidelidad del 85,9 % sin corregir los errores de lectura, y dos a la vez por enlaces vecinos, lo que muestra que los enlaces funcionan de forma independiente. También estados GHZ de cuatro y seis qubits, con el 77,2 % y el 67,7 % sin corregir la lectura. Los cuatro enlaces siguieron funcionando tras tres ciclos de enfriamiento y calentamiento sin tocar las conexiones, algo necesario en una máquina que habrá que reparar muchas veces.
Aviso · qué no demuestra este trabajo
No es un ordenador modular en funcionamiento: son dos chips de prueba, parcialmente cableados, con cuatro enlaces. Las puertas entre chips fallan en torno a una de cada veinte veces, y no hay corrección de errores ni operaciones lógicas protegidas entre módulos. El blindaje magnético es provisional y la soldadura de indio no se ha desmontado y vuelto a montar.
Qué cambia para quien tiene que decidir
Para escalar los ordenadores cuánticos superconductores hará falta unir muchos módulos con muchas conexiones casi idénticas, y este trabajo muestra una forma de montarlas a escala de metro, en procesadores grandes y con el sistema ya instalado. Según los autores, la mayor parte del error de la transferencia de estado se explica por el desfase de los qubits del enlace, cuya coherencia se puede mejorar. Para quien sigue los plazos de la computación cuántica, incluido el de un ordenador capaz de romper la criptografía actual, es un avance de ingeniería que conviene vigilar, no un cambio de calendario: falta ver estas conexiones en máquinas completas y con errores mucho más bajos.