Estás leyendo la publicación: IBM trae un futuro optimista para la computación cuántica
Recientemente, los investigadores dijeron que la cuántica no proporciona una aceleración práctica en comparación con los sistemas clásicos. El físico teórico Xavier Waintal, quien formó parte del estudio, dijo que no hay razón para creer que la cuántica tendrá una ventaja, y tal vez, si tenemos suerte, será más rápida para algunos problemas. Sin embargo, IBM anunció un reciente experimento innovador que indica que las computadoras cuánticas pronto superarán a las computadoras clásicas en tareas prácticas.
IBM, en colaboración con investigadores de UC Berkeley, anunció que han experimentado con métodos para manejar algunos de los problemas de computación. El equipo desarrolló técnicas de “mitigación de errores” para superar el ruido cuántico, que introduce errores en los cálculos. Los investigadores pudieron realizar cálculos utilizando los 127 qubits del procesador Eagle, lo que lo convirtió en el experimento más grande de su tipo.
A través del experimento, IBM pudo medir con éxito los valores esperados precisos para volúmenes de circuitos complejos, superando las capacidades de la computación clásica de fuerza bruta, proporcionando así evidencia de la utilidad de la computación cuántica incluso antes de lograr la tolerancia a fallas. Los resultados fueron posibles gracias a los avances en coherencia y calibración de un procesador superconductor a esta escala, así como a la capacidad de controlar y caracterizar el ruido en un dispositivo tan grande. Se observó que en situaciones que implicaban un fuerte entrelazamiento, la computadora cuántica producía resultados correctos que excedían las capacidades de los principales métodos de aproximación clásicos.
El experimento se considera un desarrollo crucial hacia el diseño algorítmico cuántico. Abhinav Kandala, gerente de capacidades cuánticas y demostraciones en IBM Quantum, explicó que el avance clave fue “manipular el ruido más allá del estiramiento del pulso”. Esto les permitió realizar extrapolaciones más complejas, reduciendo efectivamente la influencia del sesgo de ruido de una manera que antes no era posible.
Exploración de ruido cero (ZNE): forma de corregir errores en los sistemas cuánticos aumentando y evaluando el ruido en diferentes niveles y luego usando la extrapolación para comprender cómo sería el sistema sin ruido.
No he encontrado respuestas para todo
Aunque el tiempo computacional cuántico es mínimo, cada cálculo cuántico puede ser poco confiable. Las fluctuaciones del ruido cuántico inducen errores, y el camino hacia los avances en la computación cuántica es solo a través de correcciones de errores.
Se cree que la corrección de errores en las computadoras cuánticas tardará años, ya que se requerirán mejores procesadores para procesar más qubits. Si puede detectar y corregir errores de cálculo, se puede abordar el mayor problema. Según IBM, la mitigación de errores es una solución provisional que sigue siendo un objetivo a largo plazo.
Para evaluar el valor práctico de la computación cuántica, los investigadores crearon un algoritmo clásico y lo compararon con un algoritmo de inspiración cuántica que emula el algoritmo de Grover en una computadora clásica. Los resultados indicaron que incluso si la tasa de error pudiera reducirse de alguna manera en un factor de 10 000 (que es una afirmación demasiado optimista), lograr la ventaja teórica anticipada de la computación cuántica todavía requeriría un enorme cantidad de tiempo de computación.
¿Por qué necesitamos Quantum?
En 2019, los investigadores de Google afirmaron que sus computadoras cuánticas completaron un cálculo en 3 minutos y 20 segundos, lo que llevaría 10 000 años en una supercomputadora tradicional. Sin embargo, algunos investigadores cuestionaron la afirmación de que el problema se creó artificialmente y no tenía aplicaciones en el mundo real. Además, un equipo de investigadores chinos logró el mismo cálculo en una supercomputadora no cuántica en poco más de cinco minutos y demostró que el tiempo estimado de Google de 10,000 años era incorrecto.
Las computadoras clásicas o digitales funcionan con información en forma de bits que son 1 o 0. Mientras que una computadora cuántica opera con bits cuánticos o qubits que se dice que contienen un estado de información más complejo. Trazando paralelismos con el famoso experimento del gato de Shrödinger, así como un gato puede estar vivo y muerto, un qubit puede ser 1 y 0 simultáneamente. Esto permite que las computadoras cuánticas realicen varios cálculos al mismo tiempo y, al acelerar la computación, las computadoras cuánticas pueden resolver problemas grandes y complejos en todos los campos.
A diferencia de la computación clásica, donde los cálculos son deterministas, en la computación cuántica los cálculos son probabilísticos y puede haber múltiples salidas posibles para la misma entrada. Sin embargo, esto conduce a grandes errores, uno de los mayores inconvenientes de la computación cuántica. La computación cuántica está cargada de errores en forma de ruido, fallas y pérdida de coherencia cuántica, que pueden fallar antes de que puedan ejecutarse por completo.
