Científicos que trabajan en la Universidad de Surrey han presentado un nuevo enfoque para construir un qubit que podría reducir en aproximadamente 100 veces las tasas de error en la computación cuántica. Su idea implica el uso de helio superfluido, que tiene características cuánticas inusuales, para construir un qubit que podría ser más resistente a los tipos de interrupciones que aquejan a las computadoras cuánticas líderes actuales.
El dispositivo propuesto, conocido como el Dispositivo Cuántico del Oscilador de Helio Superfluido (SHOQ), utilizaría helio-3 superfluido sin carga eléctrica. La ausencia de carga eléctrica dentro del helio significa que la disposición llevaría una protección natural contra ciertos tipos de perturbaciones electromagnéticas.
Por Qué las Computadoras Cuánticas Lucha Contra los Errores
Las computadoras convencionales no pueden manejar la forma en que las computadoras cuánticas almacenan y procesan información, lo que depende de los qubits. Muchos sistemas actuales dependen de circuitos superconductores, aunque estos son altamente sensibles al ruido electromagnético y a las cargas eléctricas errantes, mucho como la electricidad estática que hace que el cabello se adhiera a un globo.
La información contenida en un solo qubit es extremadamente delicada, y incluso pequeñas perturbaciones pueden perturbarla. A medida que se agregan más qubits a un sistema, mantener el registro de dónde provienen los errores se vuelve aún más difícil, razón por la cual la gestión de errores se erige como uno de los problemas clave que enfrenta la computación cuántica hoy en día. Esa dificultad ha impulsado a los investigadores hacia diseños que aíslan los qubits de las mismas perturbaciones que causan errores.
El Diseño SHOQ
El Grupo de Ciencias Cuánticas en Surrey ha descrito un nuevo método construido alrededor del helio-3 superfluido, una forma inusual de helio líquido capaz de fluir sin fricción, en un artículo que aparece en npj Quantum Information.
El dispositivo propuesto se basa en helio superfluido sin carga eléctrica. Dado que el helio no tiene carga eléctrica, el diseño disfruta de una protección natural contra ciertos tipos de ruido electromagnético.
Los científicos dicen que su trabajo marca el primer diseño reportado para un qubit construido alrededor de un superfluido. Sus modelos apuntan a que el dispositivo SHOQ tenga tasas de error aproximadamente 100 veces más bajas que los qubits superconductores convencionales.
Lo Que Dice Sharma
Daphne Jackson Fellow, Dra. Priya Sharma, quien trabaja en sistemas cuánticos híbridos en la Escuela de Matemáticas y Física de la Universidad de Surrey, lideró la investigación. Es la autora principal del estudio.
«No somos los primeros en pensar en los componentes individuales detrás de esta idea, pero lo que hemos hecho por primera vez es juntarlos en un dispositivo microfluídico y determinar los detalles específicos que podrían permitir que el dispositivo funcione como un qubit.»
«Las matemáticas nos indican que debería funcionar. Hemos tomado lo que ya sabemos sobre el helio superfluido y las tecnologías cuánticas y lo hemos convertido en un diseño educado, con los parámetros y especificaciones necesarios para construir uno. El siguiente paso es construir un prototipo y poner esas predicciones a prueba.»
Cómo Podría Funcionar el Dispositivo
Los investigadores dicen que el dispositivo SHOQ podría no reemplazar el hardware actual de computación cuántica en absoluto. En cambio, sugieren que podría combinarse con tecnología cuántica superconductora.
Permitiría que varios tipos de qubits asuman roles distintos dentro de una sola configuración, aprovechando las cualidades que aportan a la mesa. Esa combinación podría significar un sistema donde algunos qubits manejan la memoria mientras que otros hacen la computación, cada uno haciendo lo que mejor sabe hacer.
Un Posible Rol Como Memoria Cuántica
Otra idea extendida implica usar el dispositivo SHOQ en sí mismo como una especie de almacenamiento para datos cuánticos. Bajo tal arreglo, un qubit basado en un superfluido retendría información cuántica mientras que hardware separado maneja el trabajo de computación.
El estudio fue co-autorado por el Dr. Eran Ginossar, Profesor Asociado en el Departamento de Física y el Instituto de Tecnología Avanzada de la Universidad de Surrey, quien proporcionó la siguiente declaración:
«No necesariamente necesitamos un tipo de qubit para que haga todo. Combinar diferentes tecnologías cuánticas podría permitirnos aprovechar las fortalezas de cada una.»
«El helio superfluido nos proporciona un tipo fundamentalmente diferente de hardware cuántico para explorar. Si el rendimiento previsto puede demostrarse experimentalmente, podría eventualmente funcionar junto con las tecnologías superconductoras existentes como parte de un sistema cuántico más amplio.»
El Esfuerzo del Prototipo
Actualmente se planea un prototipo para que el equipo pueda determinar si el rendimiento esperado se mantiene en un dispositivo real. La financiación para ese trabajo proviene de una Beca de Comercialización de la IAA otorgada a la Dra. Priya Sharma.
El helio-3 superfluido ya se ha utilizado en experimentos anteriores para alcanzar las bajas temperaturas necesarias para que el dispositivo SHOQ funcione. Las condiciones requeridas por el dispositivo SHOQ ya se habían logrado en esas pruebas.
La Colaboración Detrás del Estudio
El trabajo fue liderado por la Universidad de Surrey en colaboración con el Profesor Jens Koch de la Universidad Northwestern en los Estados Unidos. Koch fue uno de los que ayudó a crear el transmon, que es un diseño de cúbit superconductor que se ha convertido en estándar en la computación cuántica.
El estudio aparece en npj Quantum Information, con el DOI 10.1038/s41534-026-01355-3.
Lo Que Sigue
Antes de que el dispositivo SHOQ pueda ponerse en funcionamiento, primero debe construirse un modelo operativo. Si el modelo coincide con las predicciones, podría funcionar más tarde junto con los cúbits superconductores actuales, o podría asumir el papel de una nueva forma de memoria cuántica.
«Hemos tomado lo que ya sabemos sobre el helio superfluido y las tecnologías cuánticas y lo hemos convertido en un diseño informado, con los parámetros y las especificaciones necesarias para construir uno».
Material fuente: “Este nuevo cúbit podría ser 100 veces menos propenso a errores en un avance en la computación cuántica con helio superfluido”, ScienceDaily.
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