El grupo de investigación Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea ha publicado en la prestigiosa revista Nature Communications, un artículo titulado "Digital quantum simulation of fermionic models with a superconducting circuit" (Simulación cuántica digital de modelos fermiónicos con un circuito superconductor), en colaboración con el grupo de investigación de Google Inc. y la University of California Santa Barbara (UCSB), en el que se lleva a cabo el algoritmo cuántico más avanzado que se conoce y con el que consigue implementar una simulación cuántica de modelos electrónicos de materiales en circuitos superconductores. Este algoritmo ha sido desarrollado en los laboratorios de circuitos superconductores de Google/UCSB basándose en ideas originales propuestas por el grupo QUTIS de la UPV/EHU.

El equipo de investigadores del Grupo QUTIS de la UPV/EHU que han participado en este proyecto ha estado liderado por el profesor Ikerbasque Enrique Solano y ha contado con la participación del Dr. Lucas Lamata y la estudiante de doctorado Laura García-Álvarez.

La colaboración entre la UPV/EHU y Google/UCSB ha logrado de forma pionera realizar un simulador digital de fermiones con más de 300 puertas lógicas cuánticas en un chip de 9 bits cuánticos. Los fermiones son partículas cuánticas, como los electrones, que son la base fundamental de los superconductores, las reacciones químicas o los procesos de altas energías. Su estudio es por tanto muy relevante, ya que es el primero en que se simulan estas partículas de forma universal con una arquitectura tan avanzada y de forma escalable, como es el caso de los circuitos superconductores a temperaturas criogénicas.

Según ha destacado Enrique Solano, "este experimento representa el primer simulador digital en una plataforma cuántica de estado sólido, superior al algoritmo cuántico más avanzado hecho en un computador cuántico, que promete revolucionar las tecnologías de la información del siglo XXI".

Tal y como se detalla en el artículo publicado en la revista Nature Communications, una de las principales aplicaciones de la información cuántica es la simulación de la naturaleza. Los fermiones son ubicuos en la naturaleza, ya que aparecen en los sistemas de materia condensada, la química y la física de alta energía. Sin embargo, simular universalmente sus interacciones es sin duda uno de los más grandes desafíos de la química física y la ciencia de materiales.

El eco internacional de este logro ha sido tan importante que el propio Google Research Blog, el medio de comunicación que recoge la actividad investigadora de la multinacional estadounidense, ha publicado un artículo sobre la colaboración entre Google Inc. y el Grupo QUTIS de la UPV/EHU, destacando la labor del equipo que dirige Enrique Solano. "Acercarse a una secuencia eficiente de puertas lógicas que pueden modelar con precisión las interacciones de los sistemas de fermiones no fue fácil. Así que nos asociamos con el Grupo QUTIS en la UPV/EHU, que son expertos en la construcción de algoritmos y su plasmación en las secuencias de puertas lógicas que podemos poner en práctica con nuestro hardware", destaca Google Research Blog por intermedio del Prof. John Martinis, líder del grupo experimental, el Dr. Rami Barends, y el estudiante de doctorado Julian Kelly.

Artículo publicado

Nature Communications 6, 7654 (2015):

http://www.nature.com/ncomms/2015/150708/ncomms8654/full/ncomms8654.html