Verificación experimental de la computación cuántica sin entrelazamiento (entanglement)

La computación cuántica suele estar asociada al entrelazamiento (entanglement), es decir, la evolución (unitaria se dice) de estados cuánticos puros (sin ruido). El entrelazamiento es el responsable del gran speedup de estos ordenadores respecto a los algoritmos clásicos. Sin embargo, mantener un gran número de cubits en un estado entrelazado es muy difícil, por lo que la computación cuántica basada en el entrelazamiento es muy susceptible a errores, de ahí la importancia de las técnicas de corrección de errores, hoy en día altamente estudiadas. Sin embargo, la computación cuántica sin entrelazamiento también es posible.

Una verificación experimental de este tipo de computación cuántica sin entrelazamiento en el diseño de puertas lógicas cuánticas aparece en B. P. Lanyon, M. Barbieri, M. P. Almeida and A. G. White, “Experimental quantum computing without entanglement,” ArXiv preprint, 4 jul 2008 . Los autores han implementado la puerta lógica cuántica que aparece más arriba, llamada DQC1 utilizando estados ruidosos (mezcla se dice). Esta puerta lógica funciona con cierta cantidad de entrelazamiento, aunque no un entrelazado completo, permitiendo resolver ciertos problemas mediante ordenadores cuánticos, aunque no un algoritmo arbitrario, ya que no es una puerta lógica cuántica universal. Los autores afirman que su puerta lógica es escalable, aunque esto lo tendrán que demostrar en el futuro.

La puerta lógica DQC1 comprende un único cubit en un estado puro (entrelazado) rodeado de un registro (serie) de cubits en estado completamente mezclado. Esta puerta lógica no es universal pero permite implementar algunos algoritmos para resolver algunos problemas no eficientes en un ordenador clásico (por ejemplo, la simulación de otros sistemas cuánticos). Más, aún la simulación mediante un algoritmo clásico de una puerta DQC1 parece ser que no es eficiente (aunque en general no está demostrada matemáticamente, nadie ha encontrado un algoritmo aún).

En resumen, interesante artículo que da un paso más en la línea del famoso artículo de Gilles Brassard et al. “Quantum Computing Without Entanglement,” Theoretical Computer Science, 320(1):15-33, 12 June 2004 , ArXiv preprint, así como con la computación cuántica adiabática, ver Lloyd “Quantum search without entanglement,” Phys. Rev. A 61, 010301, 1999 ,

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