Gate Fidelity

Una métrica que mide la precisión operativa y la fiabilidad de las puertas lógicas cuánticas.

La fidelidad de compuerta es una métrica que mide la precisión operativa y la fiabilidad de las compuertas lógicas cuánticas. Cuantifica qué tan cerca está una operación física de compuerta cuántica de su ideal teórico matemáticamente perfecto. En la computación cuántica, los cúbits físicos son altamente sensibles al ruido ambiental y a la decoherencia, que introducen errores durante los cálculos. Una alta fidelidad de compuerta es esencial porque los errores se acumulan exponencialmente a medida que aumenta el número de operaciones secuenciales de compuertas. La fidelidad suele medirse mediante técnicas experimentales como el benchmarking aleatorizado, que aísla la tasa de error promedio de las compuertas cuánticas de los errores de preparación y medición de estados. Para que las computadoras cuánticas realicen cálculos complejos y comercialmente viables, deben alcanzar fidelidades de compuerta muy superiores al 99%. Además, implementar la corrección de errores cuánticos —donde múltiples cúbits físicos se combinan para formar un único cúbit lógico libre de errores— requiere que las fidelidades de compuerta físicas superen un estricto umbral matemático, a menudo citado como 99,9% o más. Para los inversores en tecnología y crecimiento, la fidelidad de compuerta es una métrica crítica para evaluar el posicionamiento competitivo de los desarrolladores de hardware cuántico. Una trampa común es centrarse únicamente en el número de cúbits. Un sistema con un alto número de cúbits pero baja fidelidad de compuerta no puede realizar cálculos útiles porque los errores corromperán los datos antes de que el algoritmo termine. En consecuencia, los inversores utilizan la fidelidad de compuerta para distinguir entre una escala de hardware superficial y una madurez técnica genuina.

Un desarrollador de hardware cuántico realiza una serie de pruebas de referencia en sus puertas de dos qubits. De 10.000 ejecuciones experimentales, la puerta física produce el estado matemáticamente correcto 9.940 veces, mientras que 60 ejecuciones dan como resultado errores debido al ruido ambiental. La fidelidad de la puerta se calcula como 9.940 / 10.000 = 0,994, o 99,4%.