{"id":144972,"date":"2025-09-28T20:20:10","date_gmt":"2025-09-28T20:20:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/144972\/"},"modified":"2025-09-28T20:20:10","modified_gmt":"2025-09-28T20:20:10","slug":"se-logra-mantener-3000-cubits-iones-de-rubidio-en-un-estado-coherente-durante-2-horas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/144972\/","title":{"rendered":"Se logra mantener 3000 c\u00fabits (iones de rubidio) en un estado coherente durante 2 horas"},"content":{"rendered":"

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El Premio Nobel de F\u00edsica para Juan Ignacio Cirac (junto a Peter Zoller) est\u00e1 esperando un nuevo hito experimental en la tecnolog\u00eda de ordenadores cu\u00e1nticos basados en iones atrapados. En 2001 una pinza \u00f3ptica atrap\u00f3 un \u00e1tomo (Nature); en 2016 se logr\u00f3 atrapar 50 \u00e1tomos (Science). Se acaba de publicar en Nature una t\u00e9cnica que permite mantener 3000 \u00e1tomos de rubidio-87 en un estado cu\u00e1ntico coherente durante dos horas. Parece imposible, ya que el tiempo de coherencia del Rb-87 en la trampa magneto-\u00f3ptica usada es de apenas un segundo. Se ha dise\u00f1ado un sistema de inyecci\u00f3n pulsada de Rb-87 que compensa las p\u00e9rdidas en una matriz de almacenamiento de 90 \u00d7 36 = 3240 \u00e1tomos enfriados a 270 \u03bcK (microkelvin). Se inyectan a un ritmo de 30 000 \u00e1tomos por segundo a partir de un reservorio de 2.5 millones de Rb-87 enfriados a 120 \u03bcK gracias a unas cintas transportadoras (\u00f3pticas). El estado inicial del c\u00fabit en el Rb-87 se prepara en una zona intermedia antes de pasar a la zona de almacenamiento. La t\u00e9cnica experimental es espectacular; un resultado incre\u00edble, siendo algo que parec\u00eda imposible de imaginar. Por supuesto, todav\u00eda no se ha dado el \u00faltimo paso, la implementaci\u00f3n de un ordenador cu\u00e1ntico en la matriz de almacenamiento. Creo que se acerca el Premio Nobel para Cirac. El nuevo sistema de almacenamiento de c\u00fabits tambi\u00e9n ser\u00e1 \u00fatil en metrolog\u00eda cu\u00e1ntica y otras aplicaciones.<\/p>\n

La nueva plataforma de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica con iones atrapados es fascinante. Los c\u00fabits se implementan de forma est\u00e1ndar con iones de rubidio-87 usando sus estados 5S1\/2. En el reservorio los Rb-87 est\u00e1n en un estado \u00abprotegido\u00bb entre 5P3\/2 \u2194 4D5\/2, pasando a un estado 5P3\/2 \u2194 5S1\/2 en la zona de preparaci\u00f3n y luego se inyectan con un estado inicial como c\u00fabit en la zona de almacenamiento. Entre el reservorio en la cinta transportadora y la zona de preparaci\u00f3n la distancia f\u00eds\u00edca es de 220 \u03bcm, y entre esta y la zona de almacenamiento de 210 \u03bcm. Para verificar la coherencia de los c\u00fabits se ha usado una aplicaci\u00f3n repetida de la operaci\u00f3n cu\u00e1ntica XYM-N (llamada protocolo de desacoplamiento din\u00e1mico), que consiste en repetir N veces (N = 16 o 64) una secuencia de M pulsos \u03c0 (M = 4, 8 o 16) que aplican de forma secuencial y alternada una puerta l\u00f3gica de Pauli tipo X (rotaci\u00f3n de 180 grados, o \u03c0 radianes, en el eje X de la esfera de Bloch del c\u00fabit) y de tipo Y (rotaci\u00f3n de 180 grados en el eje Y de la esfera de Bloch). Se ha repetido de forma continua, cada 80 ms, la aplicaci\u00f3n de un pulto \u03c0\/2, una operaci\u00f3n cu\u00e1ntica XY16-64 y otro pulso \u03c0\/2.<\/p>\n

Para evaluar el hito que significa alcanzar dos horas (7200 segundos) de tiempo de coherencia hay que recordar que en trampas magneto-\u00f3pticas el r\u00e9cord anterior rondaba un minuto (60 segundos). Sin lugar a dudas todo un logro en la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica de iones atrapados. He disfrutado mucho de la lectura del art\u00edculo, cuya introducci\u00f3n est\u00e1 muy bien escrita. Como es obvio, la parte t\u00e9cnica, sobre todo la metodolog\u00eda, requiere estar acostumbrado al lenguaje usado en estos trabajos. El art\u00edculo es Neng-Chun Chiu, Elias C. Trapp, \u2026, Mikhail D. Lukin, \u00abContinuous operation of a coherent 3,000-qubit system,\u00bb Nature (15 Sep 2025), doi: https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41586-025-09596-6<\/a>, arXiv:2506.20660<\/a> [quant-ph] (25 Jun 2025).<\/p>\n

Por cierto, tambi\u00e9n se ha logrado mantener coherentes 3000 c\u00fabits con iones de rubidio-87, aunque con fidelidades (para la puerta de Clifford de un solo c\u00fabit) mucho m\u00e1s altas, 0.999\u206264\u2062(3), aunque solo durante unos 7 segundos, en\u00a0Lingfeng Yan, Stefan Lannig, \u2026, Jun Ye, \u00abHigh-Power Clock Laser Spectrally Tailored for High-Fidelity Quantum State Engineering,\u00bb Phys. Rev. X 15: 031055 (26 Aug 2025), doi:\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1103\/qw53-8b8r<\/a>. Los avances en este tipo de tecnolog\u00eda est\u00e1n siendo continuos en los \u00faltimos a\u00f1os.<\/p>\n

Este v\u00eddeo de YouTube (incluido en la informaci\u00f3n suplementaria) explica la idea del mecanismo de inyecci\u00f3n de \u00e1tomos desde la zona de preparaci\u00f3n a la zona de almacenamiento. Como es obvio, mantener la coherencia de c\u00fabits en un estado inicial preparado es el primer paso para construir un ordenador cu\u00e1ntico de prop\u00f3sito general. Ya hay muchas t\u00e9cnicas para ejecutar puertas l\u00f3gicas en los c\u00fabits de una matriz de \u00e1tomos de Rb-87, pero habr\u00e1 que avanzar en ellas para que sean pr\u00e1cticas en una matriz de 90 \u00d7 36 \u00e1tomos. Con toda seguridad habr\u00e1 que usar c\u00fabits l\u00f3gicos, implementados con un algoritmo de correcci\u00f3n de errores (ya que algunos \u00e1tomos se pierden en el proceso de inyecci\u00f3n). Queda mucho trabajo por hacer para que se haga realidad un ordenador cu\u00e1ntico con esta nueva tecnolog\u00eda de inyecci\u00f3n de \u00e1tomos. Pero no parece que haya problemas imposibles de resolver.<\/p>\n

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Esta figura ilustra la idea del sistema y una muestra (snapshot) del estados de los \u00e1tomos en la matriz (se obseva que hay algunas vacantes). Tambi\u00e9n se observa como en el almacenamiento el n\u00famero de \u00e1tomos (en color rojo) se mantiene casi constante durante m\u00e1s de 120 minutos (2 horas). Sin el sistema de inyecci\u00f3n, el n\u00famero de \u00e1tomos decae de forma muy r\u00e1pida (como se muestra en color gris). La belleza del sistema de inyecci\u00f3n de iones no nos debe cegar, el sistema tiene muchos componentes que son fuentes potenciales de error. Por supuesto, se puede so\u00f1ar con muchas mejoras t\u00e9cnicas en este sistema: la optimizaci\u00f3n de los tiempos de preparaci\u00f3n y lectura, la automatizaci\u00f3n de la alineaci\u00f3n de haces, el uso de \u00f3pticas difractivas de mayor eficiencia y de l\u00e1seres m\u00e1s potentes.\u00a0Estas mejoras podr\u00edan multiplicar por cinco la tasa de recarga y escalar el n\u00famero de c\u00fabits a decenas de miles (seg\u00fan los autores del estudio, que siempre son m\u00e1s bien optimistas).<\/p>\n

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Un punto que no debemos olvidar nunca es que desarrollar un sistema de almacenamiento de miles de c\u00fabits durante horas solo es el primer paso hacia un ordenador cu\u00e1ntico universal tolerante a fallos durante horas. Por ejemplo, la fidelidad de las puertas l\u00f3gicas cu\u00e1nticas entrelazadas (~99.5 %) y en la preparaci\u00f3n de los c\u00fabits (~98 %) son insuficientes para la aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica de t\u00e9cnicas de correcci\u00f3n de errores (que suelen requerir fidelidades \u2265 99.9 %). El sistema de inyecci\u00f3n continua de c\u00fabits introduce errores l\u00f3gicos que impiden ejecutar algoritmos con suficiente n\u00famero de operaciones como para permitir una correcci\u00f3n de errores eficaz. Pero, como tambi\u00e9n es obvio, estamos ante un prototipo de un sistema de almacenamiento de iones que ha avanzado mucho en el \u00faltimo y que avanzar\u00e1 mucho m\u00e1s en los pr\u00f3ximos a\u00f1os.<\/p>\n

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Esta figura ilustra el\u00a0 protocolo de desacoplamiento din\u00e1mico con operaciones XY16-64 repetidas cada 80 ms. Se observa como las recargas de iones reducen la probabilidad de lectura (readout probability), que es la probabilidad de medir el c\u00fabit en un estado concreto (p. ej., |1\u27e9) al hacer la lectura por imagen de la matriz de iones normalizada por la probabilidad de que el i\u00f3n siga presente. En la figura de abajo se observan curvas azules que decrecen desde 1 con el tiempo y representan la probabilidad de leer el c\u00fabit en el estado inicial preparado (p. ej., |1\u27e9), y curvas rojas que crecen desde 0 con el tiempo y representan la probabilidad de leerlo en el estado opuesto (p. ej., |0\u27e9). Las curvas grises en el centro rondando 0.5 representan la descoherencia y la tendencia hacia una distribuci\u00f3n mixta (igual probabilidad para |0\u27e9 y |1\u27e9) cuando el tiempo se alarga. Este tipo de curvas tendr\u00e1n que mejorar mucho para que se puedan implementar algoritmos de correcci\u00f3n de errores de forma efectiva con esta tecnolog\u00eda. Lo que no quita que sea fascinante y muy prometedora.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El Premio Nobel de F\u00edsica para Juan Ignacio Cirac (junto a Peter Zoller) est\u00e1 esperando un nuevo hito…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":144973,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[81],"tags":[119,123,124,21345,44668,25,24,14006,8450,44669,9856,10,44670,117,121,122,23,118,120],"class_list":{"0":"post-144972","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-ciencia-y-tecnologia","8":"tag-ciencia","9":"tag-ciencia-y-tecnologia","10":"tag-cienciaytecnologia","11":"tag-computacion-cuantica","12":"tag-cubits","13":"tag-es","14":"tag-espana","15":"tag-experimento","16":"tag-fisica","17":"tag-iones-atrapados","18":"tag-nature","19":"tag-noticias","20":"tag-ordenadores-cuanticos","21":"tag-science","22":"tag-science-and-technology","23":"tag-scienceandtechnology","24":"tag-spain","25":"tag-technology","26":"tag-tecnologia"},"share_on_mastodon":{"url":"","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/144972","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=144972"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/144972\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/144973"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=144972"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=144972"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=144972"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}