Un equipo de investigación de la Universidad de Yale ha alcanzado un hito sin precedentes en la computación cuántica: por primera vez, se logró corregir errores cuánticos en qudits, versiones más complejas y potentes de los tradicionales cúbits. El avance, publicado en Nature en mayo de 2025, no solo representa una mejora técnica significativa, sino que abre la puerta a arquitecturas cuánticas más eficientes, compactas y robustas.
Este resultado se logró gracias a una combinación pionera de códigos bosónicos, inteligencia artificial y diseño experimental avanzado, lo que demuestra que los desafíos que durante años parecían insalvables están comenzando a ceder ante la innovación interdisciplinaria.
¿Qué son los qudits y por qué importan?
Hasta ahora, la computación cuántica se ha basado casi exclusivamente en cúbits, unidades que pueden representar simultáneamente los estados 0 y 1 gracias al principio de superposición. Sin embargo, los qudits —del inglés quantum digits— son una evolución natural: pueden existir en tres (qutrits), cuatro (ququarts), o incluso más estados cuánticos.
Esto amplía la dimensión del espacio de Hilbert en el que operan los sistemas cuánticos, permitiendo procesar y almacenar más información con menos elementos físicos. Según los autores del estudio, “la dimensión del espacio de Hilbert es un recurso clave para el procesamiento de información cuántica”, y usar qudits en lugar de cúbits puede ser más que una ventaja: puede convertirse en una necesidad para el escalado futuro.
Un logro experimental sin precedentes
El experimento se llevó a cabo utilizando una tecnología conocida como código bosónico de Gottesman–Kitaev–Preskill (GKP), que permite almacenar información cuántica en osciladores armónicos, como los modos de una cavidad de microondas. Aunque este enfoque ya se había probado con cúbits, nunca se había aplicado con éxito a qudits.
El equipo utilizó un transmon de tántalo acoplado a una cavidad superconductora tridimensional, y logró implementar ciclos de estabilización autónomos que corregían errores antes de que se acumularan, lo que mantuvo los estados cuánticos estables durante más tiempo que en cualquier otro experimento similar previo.
“Informamos de la realización experimental de un qutrit lógico (d = 3) y un ququart lógico (d = 4) corregidos contra errores, obtenidos mediante el código bosónico GKP”, escriben los autores en el artículo.
La IA como aliada cuántica
Una de las claves del éxito fue el uso de aprendizaje por refuerzo, una rama de la inteligencia artificial que entrena a un sistema a mejorar mediante la experiencia, sin necesidad de conocer todos los detalles del entorno.
En este caso, un agente inteligente exploró diferentes configuraciones del sistema cuántico hasta encontrar las que ofrecían la mejor fidelidad en la corrección de errores. Gracias a este enfoque, el sistema superó el llamado break-even point, es decir, el punto en el que la corrección de errores permite mantener la información estable por más tiempo del que duraría sin corregirla.
Resultados que se pueden medir (y que impresionan)
Para confirmar el éxito del experimento, los investigadores midieron la fidelidad del canal cuántico, es decir, cuán similar era el estado final al inicial después de aplicar la corrección.
Los resultados fueron contundentes:
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El qutrit corregido vivió, en promedio, 1,82 veces más que su versión sin corrección.
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El ququart corregido alcanzó un factor de 1,87 veces más estabilidad.
Estos valores no solo demuestran una mejora tangible, sino que confirman que los qudits pueden superar la barrera de ruido que durante años ha frenado el desarrollo práctico de la computación cuántica.
¿Más niveles, más energía, más riesgos?
Uno de los desafíos de trabajar con qudits es que cuantos más niveles tenga el sistema, más energía requiere estabilizarlo. Esto puede aumentar el riesgo de pérdida de información por descoherencia o pérdida de fotones. Sin embargo, los autores del estudio argumentan que los beneficios superan con creces estos riesgos, ya que la mayor densidad de información permite reducir la cantidad de hardware físico necesario.
“El acceso a un conjunto de estados cuánticos corregidos de mayor dimensión puede permitir arquitecturas más eficientes a nivel de hardware para el procesamiento de información cuántica”, afirman en su artículo.
Impulsando el futuro de la computación cuántica
Este avance marca una nueva dirección en la carrera por construir ordenadores cuánticos funcionales y escalables. Hasta ahora, la única forma de corregir errores era usando muchos cúbits físicos para codificar uno lógico, lo cual multiplicaba la complejidad del sistema. Pero con qudits corregidos, se puede almacenar más información con menos recursos, abriendo paso a una nueva generación de hardware cuántico.
Además, se amplían las posibilidades en campos como:
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Simulación de sistemas moleculares complejos
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Desarrollo de algoritmos cuánticos más eficientes
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Diseño de redes cuánticas más robustas
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Criptografía cuántica de próxima generación
Un paso más allá de la teoría
Aunque durante años se habían propuesto teóricamente las ventajas de los qudits, este estudio demuestra por primera vez que esas ventajas son alcanzables en condiciones reales de laboratorio. Gracias a la convergencia de física experimental, teoría cuántica e inteligencia artificial, lo que hasta hace poco parecía un escenario futurista, empieza a tomar forma concreta en los laboratorios del presente.
📚 Referencia científica:
“Autonomous error correction in higher-dimensional bosonic qudits”
Publicado en Nature, mayo de 2025.
(Autores: equipo de física cuántica experimental de Yale University)
