Por primera vez en la historia, la nueva computadora cuántica H2 de Quantinuum ha creado materia cuántica topológica no abeliana

Quantinuum se enorgullece y emociona de anunciar este importante paso hacia la computación cuántica tolerante a fallas. Este logro ha sido habilitado de manera única por el lanzamiento del modelo de sistema H2 de Quantinuum, la computadora cuántica de mayor rendimiento jamás construida.

Procesador cuántico H2 de Quantinuum, con tecnología de Honeywell
El lanzamiento oficial del procesador cuántico H2 de Quantinuum, impulsado por Honeywell, sigue a un extenso trabajo previo al lanzamiento con una variedad de socios globales y fue esencial para la creación y manipulación controladas de anyons no abelianos. El control preciso de anyons no abelianos se ha considerado durante mucho tiempo como el camino para usar qubits topológicos para una computadora cuántica tolerante a fallas.

Tony Uttley, presidente y director de operaciones de Quantinuum, declaró: ‘Con nuestro sistema de segunda generación, estamos entrando en una nueva fase de la computación cuántica. H2 destaca la oportunidad de lograr resultados valiosos que solo son posibles con una computadora cuántica. El desarrollo del procesador H2 también es un paso crítico en el avance hacia la computación cuántica universal tolerante a fallas”.

Agregó: ‘Esta demostración es una hermosa prueba del poder de nuestra hoja de ruta de hardware de la serie H y refuerza nuestro objetivo principal, que es permitir que nuestros clientes aborden problemas que antes estaban fuera del alcance de las computadoras clásicas’. Las implicaciones para la sociedad son significativas y estamos emocionados de ver cómo esta tecnología realmente cambia el mundo”.

Uno de los primeros experimentos realizados en H2 por científicos de Quantinuum, en colaboración con investigadores de la Universidad de Harvard y Caltech, demostró un nuevo estado de la materia, un estado topológicamente ordenado no abeliano. Esta es un área de especialización que se ha perseguido en ‘modo sigiloso’ durante algunos años dentro de Quantinuum, con el equipo central con sede en Múnich y dirigido por el Dr. Henrik Dreyer.

Debido a las características diferenciadoras y al control de precisión del procesador H2, el estado topológico (que es esencialmente un qubit con capacidad de compuerta limitada) se creó de manera que sus propiedades pudieran controlarse con precisión en tiempo real, demostrando la creación, trenzado y aniquilación (medida) de anyons no abelianos.

Los resultados, que se publicaron hoy en una preimpresión de un artículo científico detallado que se ha puesto a disposición en arXiv, detallan el trabajo de Quantinuum. Este trabajo abre nuevos y emocionantes campos de investigación dentro de la física de la materia condensada, que habrían sido imposibles utilizando solo una computadora clásica. Junto con otros códigos QEC (que se encuentran aquí y aquí), hemos demostrado que este logro muestra que es solo cuestión de tiempo hasta que el hardware Quantinuum demuestre el mejor camino hacia la tolerancia a fallas.

‘La computación cuántica tolerante a fallas es nuestro objetivo final. Nuestro liderazgo mundial en computación cuántica continúa mostrándose y comprobándose mediante avances reales, y la creación y manipulación de anyons no abelianos para crear qubits topológicos es otro ejemplo de que cuando se brindan herramientas increíbles a personas brillantes, encontrarán algo increíble que hacer. con ellos’, dijo Ilyas Khan, fundador y director de productos de Quantinuum. ‘Este bien podría ser un momento transitorio para la industria de la computación cuántica, y el hecho de que hayamos utilizado una computadora cuántica como máquina herramienta para construir qubits topológicos que son un paso significativo hacia la computación cuántica tolerante a fallas es un testimonio más de nuestra larga experiencia’. creía que los sistemas cuánticos son mejor explorados y creados por otros sistemas cuánticos. Esto es precisamente lo que Feynman anticipó en sus ya famosos comentarios que tan a menudo se citan como fundamentos de la computación cuántica.

Agregó: ‘Esperamos construir sobre este avance crítico. Estos son tiempos emocionantes para toda la industria y tenemos algunos hitos adicionales que estamos ansiosos por compartir con el mundo”.

Innovaciones en H2

Las características del H2 inicialmente incluyen 32 qubits de alta fidelidad totalmente conectados y una arquitectura completamente nueva que avanza en el diseño lineal del System Model H1 (con una nueva trampa de iones cuya forma ovalada se asemeja a una ‘pista de carreras’). Quantinuum mostró la capacidad del H2 al demostrar un estado GHZ de 32 qubits (un estado no clásico con los 32 qubits entrelazados globalmente), el más grande registrado.

El exclusivo diseño de ‘pista de carreras’ del System Model H2 permite la conectividad de todos a todos entre qubits, lo que significa que cada qubit en el H2 se puede enredar directamente en pares con cualquier otro qubit en el sistema. Hacerlo a corto plazo reduce los errores generales en los algoritmos, y a largo plazo abre oportunidades adicionales para nuevos códigos de corrección de errores más eficientes, ambos críticos para continuar acelerando las capacidades de la computación cuántica. Cuando se combina con la demostración de anyons no abelianos controlados, el logro integrado destaca un paso importante en el almacenamiento y procesamiento de información cuántica topológica.

Además, el nuevo diseño es un gran paso para mostrar el potencial de escalado de los dispositivos de trampa de iones. H2 no solo es una demostración del poder de escalado de las trampas de iones en la arquitectura del dispositivo acoplado de carga cuántica (QCCD): muestra la capacidad de escalar simultáneamente el número de qubits manteniendo el rendimiento, también contiene nuevas tecnologías que allanan el camino para escalar aún más en posteriores generaciones Al igual que los sistemas de primera generación, H2 está diseñado para adaptarse a futuras actualizaciones durante el ciclo de vida del producto, lo que significa que se mejorará el número y la calidad de los qubits.

Construido sobre los cimientos comprobados de la serie H de Quantnuum, el modelo de sistema H2 incluye numerosas características distintivas que, en conjunto, lo diferencian de otros tipos de computadoras cuánticas: conectividad total, reutilización de qubits, medición de circuito medio con lógica condicional, operaciones qubit de alta fidelidad líderes en la industria y largos tiempos de coherencia. Además, se espera que las impresionantes ganancias de rendimiento del modelo de sistema H1 para lograr récords de volumen cuántico (QV) que aumentan repetidamente continúen con H2. H2 se lanza con un Quantum Volume 65,536 superando el último récord anunciado usando H1-1 en febrero de este año.

Uso del H2 hoy

Además del avance de los titulares, el H2 ya ha estado activo en estudios experimentales por parte de una variedad de organizaciones y empresas, con resultados notables:

• Global Technology Applied Research en JPMorgan Chase ha publicado un artículo académico sobre el diseño del algoritmo de optimización cuántica para la optimización de cartera, con resultados numéricos validados con éxito en H2 durante el acceso temprano.
• El equipo de aprendizaje automático de Quantinuum demostró una nueva rutina de optimización heurística que puede resolver problemas de optimización con recursos cuánticos mínimos.

Estos estudios recientes están disponibles en documentos técnicos individuales aquí. Aquí se puede encontrar un artículo publicado por separado que describe las características del H2, la evaluación comparativa y las comparaciones con otro hardware, junto con detalles sobre el entrelazamiento de récords mundiales. Todos los documentos técnicos se someterán al proceso de revisión científica por pares.

El H2 ya está disponible a través del acceso basado en la nube de Quantinuum y estará disponible a través de Microsoft Azure Quantum a partir de junio. Además, un emulador de H2 con información de ruido es posible gracias al SDK cuQuantum de NVIDIA de bibliotecas y herramientas optimizadas, que ayudan a acelerar los flujos de trabajo de simulación de computación cuántica.

El Dr. Rajeeb (Raj) Hazra, director ejecutivo de Quantinuum, dijo: ‘Para cualquiera que pensara que las computadoras cuánticas que pueden ampliar los límites del conocimiento humano y el progreso científico todavía están muy lejos, hoy marca un punto de inflexión’. Un equipo de científicos líder en el mundo ha utilizado la computadora cuántica H2 de Quantinuum para lograr algo que antes no era posible”. Continuó comentando: “El H2 proporciona un momento de ruptura para Quantinuum. Nuestra computadora cuántica de segunda generación, impulsada por el procesador cuántico H2 y el software asociado, ofrece el mejor rendimiento de la industria en la actualidad, al mismo tiempo que sienta las bases para acelerar significativamente el camino hacia la computación cuántica tolerante a fallas”.