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U. Tokio + Mainz: Primer cúbit lógico GKP óptico del mundo

Fecha: 2024-01-18 | LQ: 1

Sistema cuántico: GKP Propagating Light

Organización: University of Tokyo (Furusawa Group), Johannes Gutenberg University Mainz (van Loock Group), Palacký University Olomouc, National Institute of Information and Communications Technology (NICT), RIKEN

Por primera vez, un cúbit lógico GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill) fue codificado en un único pulso de luz propagante a longitud de onda de telecomunicaciones y temperatura ambiente — un hito histórico para la computación cuántica óptica, aunque las tasas de error superan el umbral de tolerancia a fallos.

En enero de 2024, un consorcio liderado por Akira Furusawa (Universidad de Tokio) y Peter van Loock (Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia), junto con investigadores de la Universidad Palacký de Olomouc, NICT y RIKEN, demostró el primer cúbit lógico GKP del mundo en luz propagante. El trabajo fue publicado como Konno et al., "Logical states for fault-tolerant quantum computation with propagating light", en Science (Vol. 383, n.º 6680, pp. 289–293, 2024-01-18).

Antes de este trabajo, la codificación GKP solo se había realizado en circuitos superconductores (ETH Zúrich, 2019) y trampas de iones (NIST, 2019). El dominio óptico presentaba una barrera de décadas debido a la ausencia de no linealidades ópticas fuertes necesarias para la preparación de estados.

El equipo superó esto preparando estados gato de Schrödinger, dándoles forma de estados GKP usando únicamente elementos ópticos lineales, y realizando mediciones proyectivas con detectores de fotones individuales de nanohilo superconductor (SNSPD co-desarrollados con NICT, eficiencia cuántica ~75%, jitter de temporización 70 ps). El sistema opera completamente a temperatura ambiente con luz de longitud de onda de telecomunicaciones sin refrigeración criogénica.

El experimento codifica 1 cúbit lógico a partir de un único pulso de luz. Sin embargo, los autores señalan explícitamente que las tasas de error "no son suficientes para la computación cuántica tolerante a fallos" — la estructura lógica es correcta pero las tasas de error superan el umbral, por lo que se clasifica como cúbit lógico por debajo del umbral.

ParámetroValor
Cúbits lógicos1 (por debajo del umbral)
Cúbits físicos1 (pulso de luz único)
CodificaciónGKP / variable continua
Longitud de ondaTelecomunicaciones
TemperaturaAmbiente
PublicaciónScience 383, 289 (2024)

Fuente

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