En un avance significativo para el campo de la computación cuántica, físicos de China y Estados Unidos han logrado transformar un procesador cuántico en un estado de materia conocido como cristal de tiempo. La investigación, titulada "Long-lived topological time-crystalline order on a quantum processor" y publicada en la revista Nature Communications en 2024, presenta un hito importante hacia el desarrollo de computadoras cuánticas más estables y menos propensas a errores.
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Los cristales de tiempo, a diferencia de los cristales convencionales que presentan patrones repetitivos en el espacio, exhiben patrones repetitivos en el tiempo. Lo notable de estos cristales es su capacidad para oscilar en su estado de energía más bajo sin requerir un impulso externo. Este comportamiento fue observado en un procesador cuántico compuesto por 18 qubits superconductores organizados en una red cuadrada bidimensional.
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El equipo logró un tiempo de coherencia mediano de aproximadamente 163 microsegundos (T1 ≈ 163 µs) y fidelidades de puertas superiores al 99.9% para qubits individuales y al 99.4% para puertas de dos qubits. Estos componentes fueron utilizados para implementar una dinámica de código de superficie Floquet con una profundidad de circuito que supera 700, empleando más de 2300 puertas de un solo qubit y 1400 de dos qubits.
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Los resultados experimentales mostraron una respuesta subarmónica robusta en los operadores lógicos no locales, mientras que los operadores locales decayeron rápidamente a cero. Además, se midió la entropía de entrelazamiento topológico, que evidenció una desviación significativa del valor trivial de cero, sugiriendo la presencia de un orden topológico.
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La robustez del estado cristalino de tiempo topológico frente a perturbaciones locales fue evaluada variando la intensidad de los campos aleatorios en el sistema. Con perturbaciones débiles (B = 0.1), la respuesta subarmónica se mantuvo durante hasta 20 ciclos de conducción. En contraste, con perturbaciones fuertes (B = 3.0), la respuesta decayó rápidamente.
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Dong-Ling Deng y su equipo concluyeron que este experimento no solo demuestra la viabilidad de los cristales de tiempo en sistemas cuánticos, sino que también abre la puerta a futuras investigaciones sobre fases no equilibradas y orden topológico en computación cuántica. La capacidad de transformar un procesador cuántico en un cristal de tiempo topológico representa un avance crítico hacia computadoras cuánticas más estables y eficientes.