La computación cuántica, aún en etapas iniciales, tradicionalmente ha girado en torno al qubit, la unidad básica de información cuántica. Sin embargo, un nuevo enfoque está despertando interés en el ámbito científico: los qudits, que incluyen qutrits (tres estados) y ququarts (cuatro estados). Un reciente avance en la corrección de errores cuánticos en estos sistemas abre nuevas posibilidades para mejorar el rendimiento y la eficiencia de los futuros ordenadores cuánticos.
En la computación cuántica, los qubits pueden existir en una superposición de los estados |0⟩ y |1⟩. Los qudits, por su parte, amplían esta lógica con estados adicionales, permitiendo almacenar más información en menos espacio y aumentando la densidad de la memoria cuántica. Esta capacidad promete mejorar el diseño de algoritmos y la arquitectura del hardware.
A pesar de sus ventajas, los qudits han enfrentado retos significativos. La mayoría de los sistemas cuánticos actuales están optimizados para qubits, requiriendo mayor precisión y control para los estados adicionales. Además, la mayor cantidad de estados aumenta la sensibilidad al ruido, lo que complica las operaciones y la coherencia cuántica.
Un avance reciente, publicado en Nature, logró aplicar corrección de errores a qudits utilizando un resonador cuántico acoplado a un transmon superconductivo. Mediante técnicas de medición débil y aprendizaje por refuerzo, se logró extender la vida útil de la información cuántica, validando experimentalmente la aplicación de técnicas de protección frente a errores.
Los qutrits y ququarts ofrecen beneficios potenciales como albergar más información por unidad física, reduciendo la necesidad de componentes y optimizando los algoritmos. Podrían también ofrecer ventajas en criptografía cuántica, al hacer los canales más resistentes a interferencias y ataques.
A medida que el interés por los qudits crece, se están explorando aplicaciones en criptografía cuántica multivalente, simulación de sistemas complejos y computación cuántica topológica, donde los estados multivalentes podrían ofrecer mayor robustez.
Aunque los qubits seguirán siendo fundamentales, el desarrollo de qutrits y ququarts representa una evolución crucial. Incrementar el número de estados por unidad de hardware podría ser clave para superar los desafíos actuales y convertir los ordenadores cuánticos en herramientas útiles para la ciencia, industria y sociedad.
