Científicos de Oxford Reducen el Error Cuántico a un Récord Histórico

Un creciente interés en la tecnología cuántica ha hecho que su tamaño de mercado supere los $1 mil millones y se proyecta que alcance un valor de más de $170 mil millones para 2040. Según McKinsey, la tecnología cuántica podría crear billones de dólares en valor dentro de la próxima década. 

En el ecosistema de la tecnología cuántica, la computación cuántica en particular tiene un enorme potencial. Involucra el uso de la mecánica cuántica, que simplemente trata del comportamiento de la materia y la energía a nivel atómico y subatómico, para resolver problemas complejos. 

Se espera que la computación cuántica tenga un impacto profundo en varios campos, incluyendo la tecnología, la investigación, la ciencia, las finanzas y la economía.

A diferencia de las computadoras clásicas, como nuestras laptops, que almacenan y procesan información en bits, cada uno siendo cero o uno, la unidad básica en la computación cuántica es el qubit. Un chip cuántico está compuesto por muchos bits cuánticos, o qubits, que típicamente son partículas subatómicas como electrones o fotones, manipulados y controlados por campos eléctricos y magnéticos diseñados especialmente.

Los qubits pueden estar en un estado de cero, uno, o una combinación de ambos. La combinación, llamada “estado de superposición”, es una propiedad distintiva que permite a las computadoras cuánticas almacenar y procesar conjuntos de datos extremadamente grandes mucho más rápido que incluso las computadoras clásicas más potentes.

Ahora, existen muchas formas diferentes de crear estos qubits, como el uso de semiconductores, fotónica, dispositivos superconductores y otros enfoques.

La calidad de los qubits es de gran importancia aquí. Sin embargo, son sensibles a errores o ruido, que son perturbaciones no deseadas que pueden provenir de muchas fuentes. Estas fuentes pueden incluir cambios de temperatura, imperfecciones en el proceso de fabricación e interacciones con el entorno del qubit, entre otras.
Estos errores reducen la fiabilidad de un qubit, lo que se conoce como fidelidad. Un qubit con alta fidelidad es esencial para que un chip cuántico realice tareas complejas.

Haciendo la Fiabilidad Cuántica una Realidad

Durante las últimas décadas, los científicos han trabajado en qubits lógicos, que se refieren a qubits codificados usando una colección de qubits físicos para protegerse contra errores. Mientras que los qubits físicos representan el hardware cuántico real, un qubit lógico es una abstracción que imita un qubit tolerante a fallas.

Los principales desarrolladores de chips cuánticos han desplazado su enfoque a los qubits lógicos y están logrando avances significativos en la corrección de errores cuánticos.

Por ejemplo, en diciembre de 2024, Google (GOOG )  presentó su chip cuántico llamado Willow. Este nuevo chip, basado en qubits superconductores, ha sido anunciado como un gran avance en el campo de la computación cuántica, aunque actualmente no tiene aplicaciones en el mundo real.

Normalmente, cuanto más qubits se usan, más errores ocurren, y el sistema se vuelve clásico. Sin embargo, Google demostró¹ que cuanto más qubits usaron en Willow, menos errores redujeron, y más cuántico se volvió el sistema. 

El gigante tecnológico pudo reducir los errores “exponencialmente” al escalar el número de qubits, dijo Hartmut Neven, fundador de Google Quantum AI. Esto “resuelve un desafío clave en la corrección de errores cuánticos que el campo ha perseguido durante casi 30 años,” añadió.

Para medir el rendimiento de Willow, Google utilizó el estándar de muestreo de circuitos aleatorios (RCS). Su chip cuántico realizó un cálculo en menos de cinco minutos que a una supercomputadora le tomaría 10 septillones de años.

En febrero de este año, Microsoft (MSFT ) también presentó el primer procesador cuántico del mundo impulsado por qubits topológicos. Majorana 1 está diseñado para escalar a un millón de qubits en un solo chip. Con este logro, el gigante tecnológico dijo que está en camino de construir un prototipo de una computadora cuántica escalable y tolerante a fallas en solo unos pocos años.

La base de Majorana 1 es el avance realizado por el equipo, específicamente el topoconductor, una clase de materiales que permitió la creación de superconductividad topológica. Esto es el resultado de fabricar un dispositivo que combina aluminio (un superconductor) e indio arseniuro (un semiconductor).

Cuando este dispositivo se enfría a casi cero y luego se ajusta con campos magnéticos, forma nanocables superconductores topológicos, con los extremos de los cables que contienen Modos Cero de Majorana (MZMs) que sirven como bloques de construcción de sus qubits.

Para desbloquear el potencial cuántico, el equipo ya ha colocado ocho qubits topológicos en un chip diseñado para albergar un millón.

Incluso Amazon (AMZN ) ha anunciado su chip cuántico llamado ‘Ocelot’ que utiliza una arquitectura escalable para reducir la corrección de errores hasta en un 90%. 

El chip consta de dos microchips de silicio integrados, cada uno con un área de aproximadamente un centímetro cuadrado, unidos uno encima del otro en una pila de chips conectada eléctricamente. La superficie de cada microchip tiene capas delgadas de materiales superconductores, formando los elementos del circuito cuántico.

Hay un total de 14 elementos principales que componen el chip Ocelot, incluyendo cinco qubits de datos (cat qubits), otros cinco para estabilizar los qubits de datos, y cuatro qubits más para detectar errores en los qubits de datos.

Los cat qubits almacenan los estados cuánticos, para lo cual dependen de osciladores, que están hechos de una película delgada de tantalio y producen de forma constante una señal eléctrica repetitiva. 

“Con los recientes avances en la investigación cuántica, ya no se trata de si, sino de cuándo estarán disponibles las computadoras cuánticas prácticas y tolerantes a fallas para aplicaciones del mundo real. Ocelot es un paso importante en ese camino.”

– Oskar Painter, director de hardware cuántico de AWS.

Se cree que la arquitectura Ocelot acelera su “cronograma hacia una computadora cuántica práctica en hasta cinco años.”

La Carrera Hacia Sistemas Cuánticos Tolerantes a Fallas

Mejorar la precisión de los cálculos cuánticos es el foco de empresas e investigadores en todo el mundo, y se han logrado avances significativos aquí.

Hace apenas un par de años, investigadores del MIT presentaron un nuevo marco de qubits superconductores capaz de realizar operaciones entre qubits con gran precisión. El nuevo tipo de qubit superconductor es el fluxonium, que puede tener una vida útil, o tiempos de coherencia, mucho más largos que los comúnmente usados. 

El tiempo de coherencia es una medida de cuánto tiempo un qubit puede realizar operaciones antes de que toda la información en el qubit se pierda.

“Cuanto más tiempo vive un qubit, mayor es la fidelidad de las operaciones que tiende a promover.”

– Autor principal, Leon Ding

Mientras tanto, la arquitectura involucró un elemento de acoplamiento especial entre dos qubits fluxonium, permitiéndoles realizar operaciones lógicas, conocidas como puertas, con alta precisión. Suprime el ruido de fondo que puede introducir errores en las operaciones cuánticas.

La precisión de las puertas de dos qubits superó el 99,9% mientras que en las puertas de un solo qubit alcanzó el 99,99%. Mientras tanto, la arquitectura se implementó en un chip usando un proceso de fabricación extensible.

“Construir una computadora cuántica a gran escala comienza con qubits y puertas robustas,” y el estudio mostró un sistema de dos qubits altamente prometedor, afirmó Ding. Los qubits fluxonium lograron tiempos de coherencia de más de un milisegundo. Su siguiente paso ha sido aumentar el número de qubits.

Hace un par de meses, investigadores del MIT también presentaron un circuito cuántico superconductor que logró un fuerte acoplamiento no lineal entre fotones (luz de microondas) y átomos artificiales (qubits). Podría permitir la lectura y el procesamiento de información cuántica en unos pocos nanosegundos.

Para ello, los investigadores usaron un marco de circuito superconductor único para demostrar el acoplamiento no lineal luz‑materia, que es significativamente más fuerte que lo observado previamente y puede permitir que un procesador cuántico opere hasta 10 veces más rápido.

Según el autor principal Yufeng “Bright” Ye:

“Esto realmente eliminaría uno de los cuellos de botella en la computación cuántica. Normalmente, tienes que medir los resultados de tus cálculos entre rondas de corrección de errores. Esto podría acelerar cuán rápido podemos alcanzar la etapa de computación cuántica tolerante a fallas y poder obtener aplicaciones del mundo real y valor de nuestras computadoras cuánticas.”

Cabe destacar que Ye inventó un nuevo tipo de acoplador cuántico para facilitar interacciones entre qubits. El acoplador quarton es un tipo especial de circuito superconductor que puede generar un acoplamiento no lineal extremadamente fuerte, y al suministrar más corriente, el acoplador crea una interacción no lineal aún más fuerte. Ye explicó:

“La mayoría de las interacciones útiles en la computación cuántica provienen del acoplamiento no lineal de luz y materia. Si puedes obtener una gama más versátil de diferentes tipos de acoplamiento y aumentar la fuerza del acoplamiento, entonces esencialmente puedes incrementar la velocidad de procesamiento de la computadora cuántica.”

Con este trabajo, los investigadores esperan que otros puedan construir una computadora cuántica tolerante a fallas para una computación cuántica práctica y a gran escala.

Las innovaciones del SQMS Nanofabrication Taskforce, mientras tanto, han logrado² tiempos de coherencia de hasta 0,6 milisegundos, lo que fue resultado de un diseño de qubit optimizado y resonadores de lectura mejorados, ambos mejorando la estabilidad y la coherencia. 

Esta colaboración entre el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), el Centro de Materiales y Sistemas Cuánticos Superconductores (SQMS) de Fermilab, y varios otros socios gubernamentales, universitarios e industriales, tiene como objetivo acercar la investigación cuántica a la realidad. 

En medio de todas estas iniciativas para construir computadoras cuánticas escalables y tolerantes a fallas, físicos de la Universidad de Oxford han establecido un nuevo récord mundial en precisión de operación de qubits.

Estableciendo un Nuevo Referente Global en Precisión Cuántica

El nuevo estudio, publicado en Physical Review Letters³, muestra que los físicos de Oxford han alcanzado una tasa de error de solo 0,000015% para una única operación lógica cuántica. 
Esto significa un error en 6,7 millones de operaciones, lo que constituye un nuevo récord en precisión de operación de qubits y un gran salto hacia la obtención de computadoras cuánticas más robustas y útiles para abordar problemas altamente complejos con menos qubits físicos y requisitos de infraestructura reducidos.

“Hasta donde sabemos, esta es la operación de qubit más precisa jamás registrada en cualquier parte del mundo. Es un paso importante hacia la construcción de computadoras cuánticas prácticas que puedan abordar problemas del mundo real.”

– Coautor del estudio, Profesor David Lucas, Departamento de Física, Universidad de Oxford

Lo interesante es que este avance rompe el récord anterior establecido por el mismo equipo. El nuevo récord es aproximadamente siete veces más preciso que el anterior.

Hace poco más de una década, el equipo implementó⁴ todas las operaciones de un solo qubit con fidelidades muy por encima del umbral mínimo necesario para la computación cuántica tolerante a fallas, usando un qubit atrapado de iones que se almacenaba en estados de “reloj atómico” hiperfinos. En ese momento, su tasa de error de un solo qubit era de 1 en 1 millón. 

Este éxito llevó al lanzamiento de la empresa spin‑out llamada Oxford Ionics en 2019, que se ha convertido en líder en plataformas de qubits de iones atrapados de alto rendimiento. En mayo de 2025, esbozó tres fases de desarrollo a corto plazo: ‘Foundation’, ‘Enterprise‑grade’ y ‘Value at scale’, para lograr un amplio valor comercial dentro de los próximos 3 años y entregar dispositivos de 1 millón de qubits. La semana pasada, Oxford Ionics entró en un acuerdo con IonQ (IONQ ) para adquirirla por $1.075 mil millones.

Ahora, el mismo equipo ha alcanzado un nuevo hito al reducir la probabilidad de que las puertas lógicas cuánticas cometan errores.
Realizar cálculos útiles en una computadora cuántica requiere que se ejecuten millones de operaciones a través de muchos qubits. Pero esta magnitud significa que una alta tasa de error puede volver el resultado final sin sentido e inútil.
Corregir el error puede arreglar el fallo, pero eso requiere aún más qubits. Por lo tanto, al reducir el error, el nuevo estudio disminuye la cantidad de qubits necesarios, lo que a su vez reduce el tamaño y costo de la computadora cuántica.
“Al reducir drásticamente la probabilidad de error, este trabajo reduce significativamente la infraestructura requerida para la corrección de errores, abriendo el camino para que futuras computadoras cuánticas sean más pequeñas, rápidas y eficientes. El control preciso de los qubits también será útil para otras tecnologías cuánticas como relojes y sensores cuánticos,” dijo la co‑autora principal del estudio, Molly Smith, estudiante de posgrado en Oxford.
Para lograr el nivel sin precedentes de precisión, los físicos usaron un ion de calcio atrapado como el bit cuántico o qubit.
Los iones de calcio se usan comúnmente para almacenar información cuántica debido a sus largos tiempos de coherencia y alta fidelidad en operaciones cuánticas. También son muy robustos y fáciles de manipular con láseres.
Sin embargo, el equipo de Oxford no utilizó el enfoque convencional de láser; en su lugar, emplearon señales electrónicas (microondas) para controlar el estado cuántico de los iones de calcio.
Con esta técnica, pudieron obtener mayor estabilidad que la que el control por láser podría ofrecer. Pero eso no es todo. En comparación con los láseres, el control electrónico también es más barato y más robusto. Además, es más fácil de integrar en chips de atrapamiento de iones.
Además, el experimento se realizó sin blindaje magnético y a temperatura ambiente, lo que simplifica los requisitos técnicos para una computadora cuántica operativa.
Así, el equipo pudo reducir el error casi una orden de magnitud esta vez mediante un mejor control de la amplitud de microondas y el desajuste con procedimientos de calibración automatizados. Además, la reducción de la excitación de transiciones espectadoras mediante mayores divisiones Zeeman, así como el uso de modelado de pulsos, contribuyeron a esto.
La precisión récord es un logro enorme; sin embargo, es solo una parte de un desafío mayor. Como señaló el equipo, la computación cuántica requiere que tanto las puertas de un solo qubit como las de dos qubits trabajen juntas, y las puertas de dos qubits todavía sufren altas tasas de error.
Actualmente, la mejor tasa de error está alrededor de 1 en 2000, por lo que para construir una máquina cuántica totalmente tolerante a fallas, el equipo debe reducir este número.
Las operaciones de un solo qubit de alta fidelidad siguen teniendo muchos usos tanto en información cuántica como más allá, incluyendo la protección de qubits ‘inactivos’ mediante desacoplamiento dinámico, en aplicaciones de detección cuántica, y secuencias de pulsos compuestos para abordar qubits individuales y compensar errores.

Invirtiendo en Computación Cuántica

International Business Machines Corporation (IBM ), conocida por sus plataformas de nube híbrida e IA y servicios de consultoría e infraestructura, ha estado explorando la tecnología cuántica desde la década de 1970. En 2016, lanzó el IBM Quantum Experience, que puso el primer procesador cuántico en la nube, haciéndolo accesible para todos.

IBM (IBM ) 

A lo largo de los años, IBM continuó su investigación en el campo, y la semana pasada anunció planes para tener una computadora cuántica práctica lista para 2029.

Apodada “Starling”, la computadora cuántica tolerante a fallas con 200 qubits lógicos será construida en un centro de datos que está en construcción en Poughkeepsie, Nueva York.

Según los informes, el equipo ha desarrollado un nuevo algoritmo que reduce significativamente la cantidad de qubits requeridos para la corrección de errores. Jay Gambetta, a cargo de la iniciativa cuántica de IBM, dijo lo siguiente en una entrevista:

“Hemos respondido esas preguntas científicas. No necesitas un milagro ahora. Ahora necesitas un gran desafío en ingeniería. No hay reinvención de herramientas ni nada por el estilo.”

Ahora, si observamos la capitalización de mercado de $257,64 mil millones, el desempeño de mercado de IBM, sus acciones se cotizan actualmente a $278, un aumento del 26,11% en lo que va del año. Las acciones de IBM alcanzaron una máxima histórica (ATH) de $281,75 la semana pasada.

Con eso, su BPA (TTM) es 5,85 y su PER (TTM) es 47,42, mientras que el rendimiento de dividendo ofrecido es 2,42%.

En cuanto a las finanzas de IBM, reportó ingresos de $14,5 mil millones para el primer trimestre de 2025. El margen de utilidad bruta GAAP durante este período fue del 55,2% mientras que el margen operativo no GAAP fue del 56,6%. Su margen de ingreso antes de impuestos GAAP, por su parte, fue del 8%, y el margen operativo no GAAP fue del 12%.

“Superamos las expectativas en ingresos, rentabilidad y flujo de caja libre en el trimestre, impulsados por la fortaleza de nuestro portafolio de Software. Continúa la fuerte demanda de IA generativa y nuestro libro de negocios se sitúa en más de $6 mil millones desde su inicio, con un aumento de más de $1 mil millones en el trimestre.”

– CEO Arvind Krishna

En el primer trimestre de este año, el efectivo neto generado por actividades operativas fue de $4,4 mil millones mientras que el flujo de caja libre fue de $2 mil millones. IBM terminó el trimestre con $17,6 mil millones en efectivo, efectivo restringido y valores negociables.
Una posición de liquidez fuerte y un flujo de caja libre sólido permitieron a la compañía devolver $1,5 mil millones a los accionistas en dividendos. También invirtió $7,1 mil millones en adquisiciones, que incluyeron la compra de HashiCorp. Según Krishna:

“Seguimos optimistas sobre las oportunidades de crecimiento a largo plazo para la tecnología y la economía global.”

Últimas Noticias y Desarrollos de Acciones de International Business Machines Corporation (IBM)

Conclusión: Próximos Pasos Hacia la Realidad Cuántica

Desde científicos hasta empresas y gobiernos, todos están involucrados activa y profundamente en hacer que las computadoras cuánticas sean una realidad. Los últimos avances del equipo de Oxford y de los gigantes tecnológicos están mejorando drásticamente la fidelidad de los qubits y haciendo la corrección de errores más eficiente, lo que significa que el próximo salto cuántico podría ya no estar a décadas de distancia, ¡haciendo inevitables las máquinas cuánticas prácticas!

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Estudios Referenciados:

^{1. Google Quantum AI y colaboradores. Corrección de errores cuánticos por debajo del umbral del código de superficie. Nature 2025, 638 (8016), 920–926. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08449-y
Bal, M.; Crisa, F.; Murthy, A. A.; et al. SQMS Nanofabrication Taskforce: Hacia la fabricación de qubits superconductores de alta coherencia. Conference, 20 septiembre de 2024. https://doi.org/10.2172/2462792
Smith, M. C.; Leu, A. D.; Miyanishi, K.; et al. Puertas de un solo qubit con errores al nivel de 10⁻⁷. Phys. Rev. Lett. 2025, 134, 230601. https://doi.org/10.1103/42w2-6ccy
Harty, T. P.; Allcock, D. T. C.; Ballance, C. J.; et al. Preparación de alta fidelidad, puertas, memoria y lectura de un bit cuántico atrapado por iones. Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 220501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.220501}