Introducción

El mundo se está acercando a la era de la ventaja cuántica. Aquí, la ventaja cuántica se refiere a ejecutar una tarea en un sistema híbrido cuántico-clásico de tal manera que:

• La validez del resultado se pueda verificar rigurosamente.
• El cálculo demuestre una separación cuántica — que proporcione una eficiencia, rentabilidad o precisión superiores en comparación con los métodos clásicos por sí solos.

Alcanzar la ventaja cuántica a corto plazo requerirá que utilicemos todas las herramientas disponibles para aprovechar al máximo el hardware cuántico actual. En la práctica, eso significa enfrentar el ruido y los errores de frente. Contamos con un conjunto de herramientas en constante expansión para abordar estos desafíos, incluyendo la supresión de errores, la mitigación de errores, la detección de errores y la corrección de errores. Estos conceptos pueden ser difíciles de distinguir, en parte porque se sitúan en un continuo en el camino hacia la computación cuántica tolerante a fallos. En términos generales:

• La supresión de errores busca reducir la probabilidad de que ciertos errores ocurran en primer lugar.
• La mitigación de errores busca reducir el impacto de los errores que ya han ocurrido sobre el resultado final.
• La detección y corrección de errores codifican la información cuántica de forma redundante en múltiples qubits, de modo que los errores puedan detectarse y corregirse mediante comprobaciones de consistencia.

Algunas técnicas difuminan estos límites. Por ejemplo, si los errores pueden detectarse a nivel de circuito y los disparos no válidos se descartan o se recuperan de forma probabilística durante el posprocesamiento, esto puede considerarse una forma limitada de corrección de errores, aunque carece de la estructura completa de tolerancia a fallos de los códigos de corrección de errores cuánticos.

El Pauli twirling, otro ejemplo, remodela el ruido para que se comporte como un proceso de Pauli estocástico. Esto puede ralentizar la acumulación de errores coherentes y hacer que otras técnicas, como la mitigación de errores, sean más eficaces. Sin embargo, por sí solo, se describe mejor como una forma de adaptación del ruido, más que estrictamente como supresión o mitigación.

Estas herramientas no son mutuamente excluyentes. Los flujos de trabajo eficaces suelen combinar múltiples enfoques. La supresión y la mitigación son ampliamente aplicables hoy en día, mientras que la detección de errores puede utilizarse en algunos flujos de trabajo para descartar resultados erróneos o recuperar estados correctos de forma probabilística. Mientras tanto, formas cada vez más avanzadas de corrección de errores se van poniendo a nuestro alcance de forma constante. Al aprovechar y combinar estos métodos, podemos construir un camino continuo hacia la computación cuántica tolerante a fallos. Si buscas un enfoque simplificado que combine varias técnicas de mitigación de errores, sin mucha base teórica, consulta este tutorial en IBM Quantum® Platform.

En este curso, Tools for Quantum Advantage, exploraremos algunos de los métodos más prometedores para gestionar el ruido y los errores cuánticos. Nuestro enfoque está en explorar aplicaciones prácticas usando Qiskit, a la vez que proporcionamos suficiente base teórica para ayudarte a determinar qué técnicas son adecuadas para tu caso de uso. También destacaremos qué métodos se pueden combinar eficazmente dentro de un mismo flujo de trabajo — y cuáles normalmente no.

Únete a nosotros mientras exploramos las herramientas que ayudarán a que la ventaja cuántica esté al alcance de la mano.