Estás leyendo la publicación: Nuevo método mejora el rendimiento de las computadoras cuánticas al tiempo que reduce el impacto ambiental
Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones, la Universidad de Keio, la Universidad de Ciencias de Tokio y la Universidad de Tokio ha desarrollado con éxito un método para encontrar sistemáticamente la secuencia de operación cuántica óptima para una computadora cuántica. Este nuevo método es el primero en alcanzar el éxito.
La investigación fue publicada en la revista científica Examen físico A.
Desarrollando el nuevo método
Las computadoras cuánticas realizan tareas confiando en expertos que escriben una secuencia de operaciones cuánticas, lo que tradicionalmente ha implicado que los operadores de computadoras escriban las suyas basadas en métodos existentes. El equipo desarrolló un método sistemático que aplicaba la teoría del control óptimo (algoritmo GRAPE) para identificar la secuencia teóricamente óptima entre todas las secuencias de operaciones cuánticas concebibles.
Se espera que el nuevo método sea útil para computadoras cuánticas de mediana escala. Al mismo tiempo, el equipo dice que debería ayudar a mejorar el rendimiento de las computadoras cuánticas y al mismo tiempo reducir el impacto ambiental en un futuro cercano.
Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver una amplia gama de problemas complejos, como reducir la carga ambiental al reducir el consumo de energía y descubrir nuevas sustancias químicas para el campo médico.
Desafíos de la computación cuántica
Sin embargo, uno de los principales desafíos de la computación cuántica es que el estado cuántico es muy sensible al ruido, lo que significa que es difícil mantenerlo estable durante un período de tiempo más largo. Las operaciones deben completarse dentro del tiempo que se mantiene el estado cuántico coherente, y esto requiere un método para identificar sistemáticamente las secuencias óptimas.
Una secuencia de operación cuántica es un programa de computadora que está escrito en un lenguaje legible por humanos y se convierte para ser procesado por una computadora cuántica. La secuencia de operaciones cuánticas involucra operaciones de 1 qubit y operaciones de 2 qubits, pero la mejor secuencia tiene la menor cantidad de operaciones y demuestra el mejor rendimiento.
El método recientemente desarrollado analiza todas las secuencias posibles de operaciones cuánticas elementales mediante el uso del algoritmo GRAPE, que es un algoritmo teórico de control óptimo numérico. El equipo crea una tabla de secuencias de operaciones cuánticas y el índice de rendimiento de cada una, que puede oscilar entre miles y millones. La secuencia de operación cuántica óptima se puede identificar sistemáticamente en función de los datos acumulados.
El método del equipo también puede analizar la lista completa de todas las secuencias de operaciones cuánticas y evaluar métodos convencionales, lo que le permite ayudar a establecer puntos de referencia para investigaciones pasadas y futuras.
El equipo también descubrió que hay muchas secuencias óptimas excelentes de operaciones cuánticas, lo que significa que un enfoque probabilístico podría extender la aplicabilidad del nuevo método a tareas más grandes. Al integrar el aprendizaje automático con el método, el poder predictivo se puede mejorar aún más.
