Hardware · Quantum Computing
IonQ entrelaza un ion atrapado y una memoria cuántica de diamante a mil pares por segundo
Un enlace fotónico entre un ion de bario y una memoria cuántica de diamante genera unos 1.000 pares entrelazados por segundo, con una fidelidad del 87,9 %.
Lo esencial
- IonQ y Duke entrelazan un ion de bario y una memoria de diamante a 1,03 kHz, cuatro veces el récord anterior entre iones, con un 87,9 % de fidelidad.
- Un solo fotón detectado anuncia el entrelazamiento, lo que hace que las pérdidas pesen menos que en los enlaces entre dos iones.
- Las estimaciones que cita el preprint piden de 10 a 100 kHz para operar entre módulos: el enlace aún está por debajo.
Un equipo de IonQ y de la Universidad de Duke ha entrelazado un ion atrapado con una memoria cuántica de estado sólido, un centro de vacante de silicio en una cavidad de diamante, a una media de 1,03 kHz, es decir, unos 1.000 pares entrelazados por segundo, con una fidelidad del 87,9 %. Lo describen en un preprint de 38 autores, todavía sin revisión por pares, que IonQ presentó el 9 de octubre.
Conectar procesadores cuánticos separados es una de las vías para escalar: en lugar de una máquina enorme, varios módulos unidos por fotones que reparten entrelazamiento entre ellos. El cuello de botella es la velocidad, porque los fotones se pierden por el camino. Según el preprint, el enlace fotónico más rápido entre dos iones atrapados producía 250 pares por segundo, y las estimaciones para hacer operaciones lógicas continuas entre módulos piden entre 10 y 100 kHz.
Cómo funciona
Un ion de bario emite un fotón entrelazado con su estado. El fotón se convierte a otra longitud de onda y a otra codificación, llega a la memoria de diamante, que está en un criostato de dilución a unos 100 milikelvin, y se refleja o no según el estado de esa memoria. Al detectar un solo fotón se sabe que el ion y la memoria han quedado entrelazados. En los enlaces entre dos iones hay que detectar dos fotones, y por eso la probabilidad de éxito cae mucho más con las pérdidas.
- Velocidad. 1,032 kHz de media, cuatro veces el récord anterior entre iones, que era del grupo de Chris Monroe en Duke. IonQ habla de «más de cuatro veces»; el preprint dice cuatro.
- Fidelidad. 87,9 %. El presupuesto de errores reparte la pérdida entre el ion, la conversión de frecuencia, la memoria y los fotones que no se detectan; los autores sostienen que ninguno de esos errores es fundamental.
- Velocidad útil. Contando la lectura del estado, que mide el par y no está optimizada, el ritmo real es de 612 pares por segundo.
- Sin óptica dentro del vacío. Del lado del ion, el enlace no necesita cavidad: un objetivo fuera de la cámara recoge los fotones.
Aviso · qué no demuestra este trabajo
El enlace une un ion con una memoria, no dos procesadores: para conectar dos módulos de iones haría falta repetirlo en el otro extremo y hacer más operaciones. La velocidad sigue de 10 a 100 veces por debajo de lo que, según las estimaciones que cita el propio preprint, harían falta para operar entre módulos de forma continua, y la fidelidad, lejos de la de las puertas locales. Varios autores son empleados de IonQ, que ha pedido patentes relacionadas con el trabajo.
Qué cambia para quien tiene que decidir
Las hojas de ruta que prometen ordenadores cuánticos grandes por módulos dependen de enlaces como este, y su velocidad es uno de los datos que menos se publican. Este trabajo da una cifra medida, con datos y código disponibles, de cuánto falta: los autores esperan pasar de 5 kHz con mejoras ya identificadas, todavía por debajo del rango necesario. Para quien sigue los plazos de un ordenador cuántico capaz de romper la criptografía actual, es un indicador de progreso en la escala, no un salto: conviene seguir cuándo se pasa de un ion y una memoria a dos procesadores entrelazados.