Científicos chinos han desarrollado un novedoso estado cuántico —un nuevo tipo de estado de borde topológico «caliente»— en un chip cuántico superconductor de 100 cúbits. Esto soluciona el problema de la susceptibilidad de los estados de borde topológicos con protección de simetría a la interferencia del ruido térmico, lo que ofrece nuevas posibilidades para proteger la información cuántica frágil.

Esta investigación fue realizada conjuntamente por los equipos del profesor Wang Haohua, de la Facultad de Física de la Universidad de Zhejiang; el investigador Guo Qiujiang, del Centro Internacional de Innovación en Ciencia y Tecnología de Hangzhou, de la Universidad de Zhejiang; y el equipo del profesor Deng Dongling, del Instituto de Ciencias de la Información Interdisciplinaria de la Universidad de Tsinghua. Los resultados se publicaron en Nature el 27 de agosto.

Los estados de borde topológicos son estados cuánticos estables en un sistema cuántico que están ligados a los bordes del sistema y son resistentes a perturbaciones de simetría específicas. Son altamente susceptibles a la interferencia del ruido térmico y, por lo general, solo existen en condiciones ideales de cero absoluto.

En un sistema cerrado de múltiples partículas, el estado inicial contiene cierta cantidad de información localizada. Con el tiempo, impulsada por la excitación térmica, esta información localizada inicial se difunde a todas las partículas, como una nota garabateada, cuya escritura original ya no es perceptible.

La investigación se basa en el chip cuántico superconductor Tianmu-2, desarrollado independientemente por la Universidad de Zhejiang. Este chip cuenta con 125 cúbits superconductores, ofrece una programabilidad flexible y es capaz de realizar operaciones de lógica cuántica sincronizadas de alta precisión. Con este chip, el equipo de investigación exploró estados de borde topológicos protegidos por simetría, difíciles de observar con métodos tradicionales.

El equipo propuso un concepto teórico para un mecanismo de «precalentamiento», buscando proporcionar un «escudo protector» para los estados de borde topológicos protegidos por simetría y suprimir sus interacciones con las excitaciones térmicas. Tras realizar simulaciones cuánticas en el chip cuántico superconductor Tianmu-2, el equipo observó la eficacia del mecanismo de «precalentamiento», lo que indica la aparición de nuevos estados de borde topológicos «calientes».

El investigador Guo Qiujiang afirmó que el experimento demostró que el mecanismo de «precalentamiento» puede resistir eficazmente las perturbaciones de las excitaciones térmicas, lo que resulta en estados de borde topológicos más robustos y duraderos. Esto proporciona un nuevo enfoque experimental para explorar estados topológicos a temperaturas finitas (es decir, por encima del cero absoluto), demuestra el valor de las aplicaciones de los chips cuánticos superconductores para simular nuevos estados y ofrece una nueva vía para construir memoria cuántica resistente al ruido a temperaturas finitas.