99.998 por ciento: el récord de fidelidad cuántica del MIT que reescribe el futuro de los superconductores

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Un equipo del Engineering Quantum Systems Group del MIT, liderado por el físico David Rower —postdoctorado en el Departamento de Física— y publicado en PRX Quantum 5.040342, demostró el récord mundial de 99.998 por ciento de fidelidad en una compuerta cuántica de un solo qubit usando fluxonium, un tipo específico de qubit superconductor. Para contexto: 99.998 por ciento de fidelidad significa una tasa de error de 2×10⁻⁵ —dos errores cada cien mil operaciones— en una de las puertas elementales con que se construye cualquier algoritmo cuántico. Es la mejor cifra que cualquier qubit superconductor ha conseguido y se logró con dos técnicas nuevas de control que, en palabras del propio Rower, son «simples, entendemos por qué funcionan tan bien y deberían ser portables a cualquier qubit que sufra errores de contra-rotación». Este artículo explica qué quiere decir esa cifra, cómo funcionan las dos técnicas, por qué importa para construir computadoras cuánticas verdaderamente útiles, y dónde queda el récord ahora que Oxford lo superó tres meses después con una tecnología completamente distinta.

📑 En este artículo

1. Qué es la fidelidad de una puerta cuántica y por qué los decimales son todo
2. Las dos técnicas: pulsos conmensurables y microondas con polarización circular
3. Por qué fluxonium y no transmón
4. Dónde queda el récord ahora: el caso Oxford
5. El umbral del teorema y cuántos qubits necesitás de verdad
6. Qué significa esto para la criptografía actual
7. Qué hace este paper foundational
8. Por qué importa para alguien que no es físico cuántico
9. Fuentes
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Qué es la fidelidad de una puerta cuántica y por qué los decimales son todo

En una computadora clásica, la operación elemental es flipear un bit: un cero se vuelve un uno o viceversa, sin ambigüedad. En una computadora cuántica, la operación elemental es aplicar una puerta —una rotación cuidadosamente calibrada del estado del qubit— y el resultado nunca es perfecto. Cada vez que aplicás una puerta, el qubit termina muy cerca del estado deseado pero no exactamente. La métrica que captura cuánto se aproxima el resultado al ideal es la fidelidad, expresada típicamente como un porcentaje.

La razón por la que los decimales importan es matemática brutal. Si tu fidelidad es 99 por ciento, una operación falla una de cada cien veces. Pero un algoritmo cuántico encadena miles o millones de operaciones; con 99 por ciento por puerta, después de cien operaciones la probabilidad de que ninguna haya fallado es de aproximadamente 37 por ciento. Después de mil operaciones, la probabilidad de éxito acumulado se desploma a niveles imperceptibles. La consecuencia operacional es que necesitás corrección de errores, y la corrección de errores tiene un costo: cada qubit «lógico» útil requiere muchos qubits «físicos» reales —entre cientos y miles, según el código— dedicados a corregir los errores del propio sistema.

Esa relación entre fidelidad por puerta y costo de corrección no es lineal. Cada decimal adicional de fidelidad reduce drásticamente el número de qubits físicos necesarios para construir un qubit lógico tolerante a fallos. Pasar de 99 por ciento a 99.9 por ciento puede dividir el overhead por diez. Pasar de 99.9 por ciento a 99.99 por ciento puede dividirlo por otros diez. Por eso lo que el equipo del MIT logró —99.998 por ciento, por encima del umbral del «cuatro nueves»— no es un avance incremental: es un cambio de orden de magnitud en el costo del hardware necesario para construir un sistema útil.

Las dos técnicas: pulsos conmensurables y microondas con polarización circular

El logro técnico no fue cambiar el qubit. Fue cambiar cómo se controla. Para entender el problema que resolvieron hay que mirar de cerca un fenómeno conocido como errores de contra-rotación (counter-rotating errors).

Cuando un qubit se manipula con un pulso de microondas, el modelo limpio asume que solo importa la componente «co-rotante» del campo —la parte que va a la frecuencia natural del qubit y le habla en su idioma—. Pero en la realidad física el campo también tiene una componente «contra-rotante» que va en sentido opuesto. La aproximación de onda rotante (Rotating Wave Approximation) ignora esa segunda componente, y para gates lentos a frecuencias altas eso es razonable. El problema aparece cuando querés gates rápidos a frecuencias bajas: la componente contra-rotante deja de ser despreciable y empieza a producir errores sistemáticos. Y fluxonium, justamente, opera a frecuencia más baja que el transmón.

La primera técnica que el equipo del MIT introdujo se llama pulsos conmensurables (commensurate pulses). En lugar de luchar contra los errores de contra-rotación, los aprovechan: aplicando los pulsos en intervalos sincronizados con precisión a la frecuencia del qubit, hacen que esos errores aparezcan de manera consistente entre pulso y pulso. Una vez que un error es repetible, es calibrable. Como explicó Rower, «si aplicamos los pulsos en exactamente los momentos correctos, deberíamos poder hacer que los errores de contra-rotación sean consistentes pulso a pulso». El método requiere solo una línea de control y se integra automáticamente con las calibraciones estándar.

La segunda técnica es más exótica. El equipo sintetiza luz con polarización circular combinando dos señales de control —carga y flujo— operando coordinadamente. Un campo electromagnético circularmente polarizado, en teoría, es inmune a los efectos de contra-rotación que aparecen con luz linealmente polarizada. Es la diferencia entre intentar empujar un columpio con cada empujón en línea recta versus rodearlo con un movimiento circular sincronizado: la energía se transfiere sin componentes que rebotan.

Con cualquiera de las dos técnicas el equipo alcanzó 99.998 por ciento. La portabilidad es lo importante: ambos métodos no son específicos del fluxonium. Como dijo Rower, son aplicables a «cualquier qubit que sufra errores de contra-rotación».

Por qué fluxonium y no transmón

El qubit superconductor más usado en la industria —Google, IBM, Rigetti— es el transmón, una variante del Cooper-pair box optimizada para ser robusta contra ruido de carga. El transmón opera típicamente entre 4 y 8 GHz, tiene tiempos de coherencia razonables y es relativamente fácil de fabricar a escala. Es el caballo de batalla del campo.

El fluxonium es un primo más reciente. Su característica diferenciadora es un superinductor —un componente que provee inductancia muy alta usando arrays de junctions de Josephson— que escuda al qubit del ruido del entorno. La consecuencia: tiempos de coherencia mucho más largos, especialmente para el estado fundamental, donde el qubit puede mantener información cuántica durante milisegundos en lugar de microsegundos. La contrapartida: opera a frecuencia más baja (típicamente 1 GHz o menos), lo que históricamente significaba que las puertas tenían que ser más lentas, y eso compensaba parte de la ventaja en coherencia.

El trabajo del MIT muestra que se puede tener lo mejor de ambos mundos: la coherencia larga del fluxonium y velocidad de gate competitiva. Como dijo Leon Ding, otro de los autores principales: «hemos demostrado una compuerta que está entre las más rápidas y de mayor fidelidad de todos los qubits superconductores». Esa combinación es la que hace que este resultado no sea solo un récord — es una prueba de concepto de que fluxonium puede competir como plataforma para escalar.

Dónde queda el récord ahora: el caso Oxford

Tres meses después de la publicación del MIT, en junio de 2025, el grupo de David Lucas en la Universidad de Oxford —parte del UK Quantum Computing and Simulation Hub— publicó en Physical Review Letters volumen 134, artículo 230601 (preprint en arXiv:2412.04421) un resultado que pulverizó el récord absoluto: una tasa de error de 1.5×10⁻⁷, equivalente a una fidelidad superior al 99.99999 por ciento. El «régimen de los siete nueves» en quantum, una zona donde ninguna otra plataforma había llegado nunca.

Pero el récord de Oxford no compite directamente con el del MIT. Lo logró usando un ion atrapado: un átomo individual de calcio-43 (⁴³Ca⁺) suspendido por campos electromagnéticos en una trampa, controlado mediante microondas integradas en el chip de la trampa, sin escudo magnético, a temperatura ambiente. Es otra tecnología completamente. Los iones atrapados tienen tradicionalmente fidelidad superior pero gates muy lentos —milisegundos contra nanosegundos del superconductor— y son más difíciles de escalar a miles o millones de qubits.

Por eso el récord MIT sigue siendo el referente para el universo superconductor: la trayectoria que sigue Google con Sycamore, IBM con Heron y Quantinuum con sus chips. Y mientras tanto, IQM —startup finlandesa— reportó en transmón un 99.93 por ciento de fidelidad simultánea en compuertas de dos qubits CZ con un protocolo nuevo (PALEA) y más de 99.98 por ciento en compuertas de un qubit, números que se acercan a los del fluxonium del MIT pero todavía detrás.

El resumen del paisaje en 2026 es: iones atrapados dominan en fidelidad bruta, superconductores en velocidad y escalabilidad, y dentro de los superconductores, fluxonium con las técnicas del MIT marca el techo actual.

El umbral del teorema y cuántos qubits necesitás de verdad

El concepto que une todo lo anterior es el teorema del umbral (threshold theorem) de la corrección cuántica de errores, demostrado en los años 90 por Shor, Aharonov, Kitaev y otros. El teorema dice que si la fidelidad por puerta supera cierto umbral, podés combinar muchos qubits físicos imperfectos para construir un qubit lógico arbitrariamente bueno, gastando cantidad polinomial de qubits físicos por nivel de mejora.

El umbral exacto depende del código de corrección. Para el código de superficie (surface code), que es el favorito de Google e IBM por su tolerancia a errores y vecindad local, el umbral teórico ronda 0.57 a 1 por ciento —es decir, fidelidad por encima de 99 por ciento basta para empezar—. Pero «basta» en este contexto significa overhead astronómico. Para construir un qubit lógico con tasa de error de 10⁻¹⁵ (suficiente para algoritmos comerciales como Shor en RSA-2048) cerca del umbral, necesitás decenas de miles de qubits físicos por qubit lógico. Si la fidelidad sube a 99.9 por ciento, ese número baja a unos miles. A 99.99 por ciento, a unos cientos. A 99.998 por ciento, a decenas o pocas centenas.

La diferencia entre 99 por ciento y 99.998 por ciento se traduce en la diferencia entre un sistema de un millón de qubits y un sistema de cien mil. Esa diferencia no es académica: es la frontera entre quantum computing como concepto teórico y quantum computing como industria viable. Y Oliver, el coautor senior del MIT, lo resumió en una sola frase: «qubits de mayor performance llevan a menor overhead para implementar corrección de errores».

Qué significa esto para la criptografía actual

La conexión que la prensa más cita sobre cualquier avance en quantum computing es Bitcoin y RSA. El razonamiento es directo: el algoritmo de Shor, ejecutado en una computadora cuántica suficientemente grande, puede factorizar enteros grandes y resolver el logaritmo discreto en curvas elípticas, rompiendo en horas la criptografía que protege bancos, comunicaciones y la cadena de bloques. La pregunta es cuándo estará disponible esa computadora.

Las estimaciones varían. Google warned en 2024 que computadoras cuánticas podrían amenazar sistemas cifrados hacia 2030. Investigaciones específicas sobre Bitcoin sugieren que un computador con qubits suficientemente buenos podría comprometer una llave privada de ECDSA en minutos —un análisis reciente popularizó la cifra de «9 minutos para robar BTC»—, siempre y cuando el hardware tenga suficientes qubits lógicos de baja tasa de error. El cuello de botella no es solo el número de qubits físicos: es la fidelidad de cada uno. Sin fidelidad por encima del umbral, todos los qubits del mundo no permiten ejecutar Shor de forma útil.

Por eso el récord del MIT no es noticia académica únicamente. Es un componente del temporizador de poscuántica: cada vez que la fidelidad sobre superconductores sube, la ventana entre «tenemos qubits físicos» y «tenemos qubits lógicos útiles» se acorta. El NIST ya estandarizó algoritmos de criptografía resistente a quántica (Kyber, Dilithium, Falcon, SPHINCS+), pero la migración global toma años. La presión para acelerar esa migración crece con cada paper como el del MIT.

Qué hace este paper foundational

Hay tres razones por las que el trabajo de Rower y colaboradores se va a citar durante años.

Primera: las técnicas son portables. Los pulsos conmensurables y la polarización circular sintetizada no son trucos específicos del setup del MIT. Son métodos generales de control que se aplican a cualquier qubit con frecuencia suficientemente baja para que los errores de contra-rotación importen. Otros grupos pueden adoptarlos sin rediseñar su hardware.

Segunda: simplifican un problema considerado fundamental. Antes de este trabajo, la solución estándar para fluxonium implicaba múltiples drives, calibraciones complejas y trade-offs entre velocidad y fidelidad. Las técnicas del MIT requieren un solo drive lineal y se integran automáticamente con calibraciones existentes. La barrera de adopción es baja.

Tercera: validan fluxonium como plataforma viable a escala. Hasta hace poco, fluxonium se veía como ejercicio académico interesante pero «no listo para producción». Este récord —combinado con trabajos previos del mismo grupo y de otros sobre puertas de dos qubits con fluxonium con fidelidades de 99.92 por ciento— rompe esa percepción. Plataformas como Atlantic Quantum, Quantum Circuits Inc. (QCI) y otras empresas que apuestan por fluxonium ahora tienen evidencia concreta para sostener la apuesta.

Por qué importa para alguien que no es físico cuántico

Si trabajás en software, infrastructure, o cualquier industria que dependa de criptografía moderna, el camino al quantum computing práctico ya no es ciencia ficción a treinta años. Es ingeniería ardua a horizonte de cinco a diez años, y la velocidad a la que avanza depende de récords como este. Las decisiones que vale la pena tomar pronto:

• Inventariar qué sistemas dependen de RSA y ECDSA. Pagos, certificados TLS, llaves SSH, firmas digitales, blockchain wallets. Cualquier criptosistema basado en factorización o logaritmo discreto.
• Migrar a algoritmos post-cuánticos. NIST ya publicó los estándares. La adopción es lenta porque las llaves son más grandes, los firmados más caros y la integración requiere actualizar bibliotecas. Empezar ahora reduce la prisa después.
• Tratar la criptografía como activo con vida útil definida. La práctica de «instalar y olvidar» certificados de 10 años termina siendo un riesgo cuando el horizonte cuántico se mueve.

Para todo lo demás, el récord del MIT es uno de esos avances que parecen un decimal aburrido en un paper técnico y resultan ser la pieza que mueve toda la industria. La carrera no es solo entre Google e IBM. Es entre todos los grupos académicos del mundo refinando control de qubits y el mundo que depende de la criptografía actual para no romperse.

Fuentes

• The Quantum Insider — MIT Researchers Report Record-Setting Quantum Gate Fidelity
• Mirage News — Record Fidelity Achieved in Superconducting Qubit
• MIT Engineering Quantum Systems Group — News and Publications
• IQM — Quantum Fidelity Milestone (transmón comparison)
• Post-Quantum Research — Oxford Achieves 10⁻⁷-Level Qubit Gate Error