¿Cuál es la mejor tecnología de implementación física en computadoras cuánticas?

La respuesta de Vladislav Zorov es acertada: las mejores estimaciones son que se necesitará aproximadamente un millón de qubits físicos para construir una computadora cuántica basada en compuerta que pueda realizar cálculos intratables con las mejores supercomputadoras del mundo. Dado que los experimentos de vanguardia funcionan con ~ 10 qubits, estamos tan lejos del objetivo final que las proyecciones no valen mucho. Además, hay muchas implementaciones físicas propuestas, dado que es relativamente fácil encontrar sistemas físicos que sean adecuados para abordar solo uno o dos de los muchos criterios necesarios para construir una computadora cuántica a gran escala.

Dicho esto, los qubits superconductores y los iones atrapados son probablemente los sistemas físicos que tienen más probabilidades de ser la base para computadoras cuánticas a pequeña escala compuestas por ~ 100 qubits. Es por eso que las agencias gubernamentales como IARPA están haciendo grandes inversiones en estas tecnologías. Existe la esperanza de que la construcción de tales sistemas estimule el desarrollo de nuevas aplicaciones para computadoras cuánticas, por ejemplo en química cuántica o aprendizaje automático. El impacto tecnológico de la computación cuántica se basa en identificar “aplicaciones asesinas” para los sistemas que es probable que construyamos en el futuro cercano o en hacer avances técnicos increíbles en el control y medición de sistemas cuánticos a gran escala.

Depende de “mejor” en qué aspecto, pero en mi humilde opinión:

  • “Mejor” cuando se trata de componentes baratos / factibilidad de construirlo en casa, sería una computadora cuántica óptica.
  • “Mejor” cuando se trata de precisión de resultados y tiempos de coherencia, una computadora cuántica de iones atrapados.
  • “Mejor” cuando se trata de técnicas de fabricación familiares, donante de silicio con espín nuclear / electrónico o computadora cuántica de puntos cuánticos. También flux qubits.
  • “Mejor” cuando se trata de poder funcionar a temperatura ambiente (en lugar de cerca del cero absoluto) y presión normal (sin alto vacío), los centros de color de la vacante de nitrógeno en el diamante.
  • “Mejor” en cuanto a disponibilidad en el mercado y utilidad en este momento, el procesador de optimización cuántica adiabática D-Wave.

PD: Probablemente esté olvidando algunos “mejores” … por alguna razón resulta que puedes hacer una computadora cuántica de casi todo, que es exactamente lo que todo el mundo parece estar haciendo, y aún es demasiado pronto para decir qué tecnología será la mejor. ganador.

Por el momento, los qubits superconductores con Josephson Junctions parecen ser el principal contendiente. Artículo de IBM Quantum Computer en IEEE Spectrum

Tanto IBM como Google han construido sus arquitecturas de computación cuántica basadas en circuitos cuánticos superconductores. Estas arquitecturas representan qubits como uniones Josephson: dos capas de superconductor separadas por una delgada capa aislante. Los qubits superconductores pueden tener una ventaja sobre las arquitecturas de computación cuántica rivales porque pueden fabricarse utilizando muchas de las herramientas existentes utilizadas en la construcción de computadoras clásicas. Eso podría facilitar la ampliación a grandes sistemas de computación cuántica con muchos qubits. (se requiere enfriamiento criogénico)

Este enfoque llevó al avance anunciado por IBM:

El procesador cuántico está compuesto por cinco qubits superconductores y se encuentra en el Centro de Investigación IBM TJ Watson en Nueva York. El procesador de cinco qubits representa el último avance en la arquitectura cuántica de IBM que puede escalar a sistemas cuánticos más grandes. Es el enfoque líder para construir una computadora cuántica universal. IBM hace que la computación cuántica esté disponible en IBM Cloud

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