Un equipo de investigadores del Nexus for Quantum Technologies Institute (NexQT) de la Universidad de Ottawa, dirigido por el Dr. Francisco de Colandria, bajo la supervisión del Prof. Ibrahim Karimi, Profesor Asociado de Física, evaluó el rendimiento de los circuitos cuánticos A. Se ha desarrollado una técnica moderna para . Este importante avance fue publicado recientemente en la revista información cuántica npjrepresenta un avance significativo en el campo de la computación cuántica.
En el panorama de las tecnologías cuánticas en rápida evolución, garantizar la funcionalidad y confiabilidad de los dispositivos cuánticos es fundamental. La capacidad de caracterizar estos dispositivos con alta precisión y velocidad es esencial para su integración eficiente en circuitos y computadoras cuánticos, lo que impacta tanto en los estudios fundamentales como en las aplicaciones prácticas.
La caracterización ayuda a determinar si un dispositivo funciona como se esperaba, lo cual es necesario cuando los dispositivos presentan anomalías o errores. Identificar y resolver estos problemas es crucial para avanzar en el desarrollo de futuras tecnologías cuánticas.
Tradicionalmente, los científicos se han basado en la tomografía de proceso cuántico (QPT), un método que requiere una gran cantidad de “mediciones proyectivas” para reconstruir completamente las operaciones de un dispositivo. Sin embargo, el número de mediciones requeridas en QPT escala cuadráticamente con la dimensión de las operaciones, lo que presenta importantes desafíos experimentales y computacionales, especialmente para procesadores de información cuántica de alta dimensión.
Un equipo de investigación de la Universidad de Ottawa ha sido pionero en una nueva técnica llamada tomografía de proceso cuántico de Fourier (FQPT). Este método permite la caracterización completa de las operaciones cuánticas con mediciones mínimas. En lugar de realizar una gran cantidad de mediciones proyectivas, FQPT utiliza un mapa bien conocido, la transformada de Fourier, para realizar una parte de la medición en dos espacios matemáticos diferentes. La relación física entre estos espacios aumenta la información que se obtiene de una sola medición, reduciendo significativamente el número de mediciones necesarias. Por ejemplo, para un proceso con dimensiones de 2d (donde d puede ser arbitrariamente grande), sólo se requieren siete mediciones.
Para validar su técnica, los investigadores realizaron un experimento fotónico utilizando polarización óptica para codificar qubits. El proceso cuántico se realizó como una compleja transformación de polarización dependiente del espacio, que aprovecha la última tecnología de cristal líquido. Este experimento demostró la flexibilidad y robustez del método.
“La validación experimental es un paso fundamental para probar la solidez de la técnica al ruido, asegurando reconstrucciones sólidas y de alta fidelidad en escenarios experimentales realistas”, dijo el becario postdoctoral de la Universidad de Ottawa, Francisco de Colandrea.
Esta nueva técnica representa un avance significativo en la computación cuántica. El equipo de investigación ya está trabajando para extender FQPT a operaciones cuánticas arbitrarias, incluidas implementaciones no hermitianas y de dimensiones superiores, e implementar técnicas de inteligencia artificial para aumentar la precisión y reducir las mediciones. Esta nueva técnica representa una vía prometedora para futuros avances en la tecnología cuántica.
